Đề tài : Các biến đổi của protein sữa trong bảo quản và chế biến

báo cáo đề tài Các biến đổi của protein sữa trong bảo quản và chế biến

GVHD: ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG

TP.Hồ Chí Minh, 11/2013

Mục lục

Mục lục 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

I.Tổng quan về sữa 4

1 Giới thiệu 4

2.Thành phần vật lý của sữa 5

3 Thành phần hóa học của sữa 5

II HỆ THỐNG PROTEIN TRONG SỮA 10

Các loại casein : 11

Casein k có tính chất khác với các casein khác : 12

Phức hệ mixen của casein và canxi phosphate 12

Thành phần chung của mixen 13

Thành phần muối của mixen: 13

Thành phần hữu cơ của mixen 13

Sự tổ chức của mixen 14

Đặc trưng của siêu mixen và mixen casein 14

Chức năng 15

2 WHEY PROTEIN 16

Giới thiệu 16

Một số loại protein phồ biến: 16

3.CÁC PROTEIN THIỂU SỐ 20

III.NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN 23

1.Khả năng đông tụ của casein 23

2.Khả năng tạo độ nhớt 26

4.Khả năng tạo huyền phù 27

Sự hình thành của Maillard và các hợp chất tiền Maillard 28

Hình thành của liên kết isopeptide 28

Axit amin khác 29

8.Ảnh hưởng của áp suất lên protein sữa 31

9 Ảnh hưởng của việc xử lý nhiệt protein chức năng sữa tại bề mặt nhũ tương 44

IV Kết Luận 52

LỜI MỞ ĐẦU

Sữa là một trong những sản phẩm cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cho con người Sữa có đầy đủ các chất cần thiết cho con người: gluxit Lipid, protein, vitamin, khoáng…

Ngày xưa con người đã khai thác nguồn thực phẩm quý giá này từ nhiều nguồn khác nhau như sữa ngựa, sữa bò, sữa cừu, sữa dê, sữa trâu và phổ biến nhất

là sữa bò đầu Ban không có bước tiến về công nghệ, người ta chủ yếu uống sữa tươi bằng cách vắt và uống trực tiếp Sau khi khoa học có bước phát triến vượt bậc các sản phẩm sữa ngày càng tăng về số lượng chất lượng và đa dạng hơn Ngày nay đi qua các cửa hàng bán sữa ta có thể mua được sữa thanh trùng, tiệt trùng, sữa hôp, sữa bịch, sữa nguyên kem, sữa bôt, …Những nhà máy sản xuất sữa áp dụng

những quy trình sản xuất để tạo ra những sản phẩm đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng Trong đó có những bước xử lý gây ảnh hưởng ít nhiều lên sản phẩm sữa nói chung và protein sữa nói riêng Các tác nhân như nhiệt, pH, áp suất,…gây ra những biến đổi whey protein, casein, các thành phần protein thiểu số khác.

Để hiểu rõ hơn về những biến đổi này chúng em xin trình bày về những biến đổi protein trong sữa Bao gồm một số biến đổi do nhiệt, pH, áp suất cao, đông tụ sữa…

Bài làm chúng em có nhiều sai sót mong cô và các bạn góp ý thêm để bài hoàn thiện hơn Kính chúc sức khỏe và thành công

Bảng phân tích thành phần hóa học của sữa từ các loại động vật khác nhau

và được dùng làm thực phẩm

2.Thành phần vật lý của sữa

Sữa tươi ở dạng lỏng, hơi nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng, vị hơi ngọt

Tỷ trọng của sữa biến thiên từ 1.028 –1.038 (g/l) pH biến thiên từ 6.5 -6.8

Độ acid từ 0.14 –0.18% acid lactic

Độ nhớt của sữa: 2.0cP tại 20oC

3 Thành phần hóa học của sữa

+ Nước: Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò

quan trọng, là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinh hóa Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 87%/lit sữa Phần lớn lượng nước ở trong sữa có thể thoát ra ngoài khi đunnóng, người ta làm bốc hơi nước ở sữa tươi để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột là những sản phẩm dễ vận chuyển và dễ bảo quản hơn sữa tươi

+ Lipit: Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa

Hàm lượng chất béo của sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng Có loại sữa ít béo, khoảng 3g trong 100ml sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5-6g

trong 100ml sữa Đối với sữa bò hàm lượng béo khoảng 3.9%.Chất béo của sữa dưới dạng những hạt hình cầu rất nhỏ Kích thước của những hạt chất béo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài giống, tùy từng con vật, thời gian khác nhau trong thời kỳ tiết sữa … Các hạt chất béo kích thước lớn thì dễ tách ra khỏi sữa hơn là những hạt chất béo có kích thước nhỏ Khi để sữa yên lặng một thời gian, các hạt chất béo của sữa sẽ nổi lên trên mặt thành một lớp váng mỏng gọi là váng sữa.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 Trong số những acid béo trong sữa cókhá nhiều acid béo dễ hòa tan trong nước (ví dụ acid caproic) Chất béo của sữa cũng dễ xảy ra những quá trình 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 hỏngsữa.Ngoài chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có photphatit

và một số chất khác nhưng hàm lượng không nhiều, photphatit có khoảng 0.5-0.7g trong một lít sữa, trong đó chủ yếu là lexitin

+Protein: Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein

Hàm lượng protein của các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giới hạn 3.0-4.6% Riêng đối với sữa bò hàm lượng protein khoảng 3.3-3.5%.Các protein của sữa là những protein hoàn thiện Trong thành phần protein của sữa có đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid amin không thay thế được như: valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin, triptophan và lyzin

+ Gluxit : Gluxit có ở trong sữa chủ yếu là lactose Hàm lượng lactose trong

sữa khoảng 4.5-5.1% tùy theo từng loại sữa Đối với sữa bò hàm lượng này khoảng 4.9% Lactose ở trong sữa dưới dạng hòa tan.Lactose khó bị thủy phân hơn các loại đường khác Lactose bị thủy phân sẽ cho một phân tử glucose và một phân

tử galactose

Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen Vì vậy khi khử trùng sữa, một phần lactose bị caramen hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường sẫm hơn lúc chưa khử trùng, đồng thời lactose còn có thể kết hợp với các nhóm amin của protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm Dưới tác dụngcủa vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi là quá trình lên men lactic Dưới tác dụng của vi khuẩn propionic, acid lactic có thể chuyển hóa thành acid propionic, acid acetic và khí cacbonic Phản ứng này là cơ sở của quá trình chế biến một số loại phômai Sự lên men lactic được ứng dụng rộng rãi vào việc sản xuất ra các sản phẩm chế biến của sữa như sữa chua, phômai…

+ Chất khoáng: Nhiều công trình nghiên cứu đã xác nhận lượng chất

khoáng của sữa có thể thỏa mãn đầy đủ nhu cầu về chấtkhoáng cho cơ thể Hàm lượng chất khoáng trong sữa khoảng 0.6-0.8% tùy từng loại sữa Hàm lượng khoáng trong sữa bò khoảng 0.7% Chất khoáng trong sữa có rất nhiều loại như: kali, canxi, natri, magiê, sắt, mangan, iốt, nhôm, crôm,… Trong đó kali và canxi nhiều nhất Các loại muối khoáng ở trong sữa có nhiều loại, phổ biến là muối photphat, clorua, citrat, caseinat…

+ Vitamin: Sữa là thức ăn có chứa rất nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ

thể, nhưng hàm lượng các vitamin không cao lắm Số lượng và hàm lượng các loại vitamin trong sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thức ăn, điều kiện chăn nuôi, giống loài và tuổi của các loại gia súc

Trong sữa bò có rất nhiều loại vitamin tan trong chất béo (vitamin A, D, E, K…), nhóm vitamin tan trong nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP…)

Vitamin A có nhiều trong sữa, nhất là trong sữa non và có nhiều trong các

sản phẩm chế biến từ sữa nhất là trong bơ Hàm lượng vitamin A trong sữa khoảng 0.2-2 mg/l sữa Hàm lượng vitamin A trong sữa nhiều hay ít thường phụ thuộc vào hàm lượng carotene có trong thức ăn của gia súc

Vitamin D hàm lượng vitamin D trong sữa khoảng 0.002 mg/l sữa Vitamin

D không bị biến đổi trong quá trình khử trùng sữa

Vitamin B1trong sữa khoảng 0.4 mg/l sữa Trong quá trình khử trùng và

bảo quản, hàm lượng vitamin B1 giảm dần, có thể giảm tới 15-20% hoặc hơn

nữa

Vitamin B2trong sữa khoảng 1.7 mg/l sữa Hàm lượng vitamin B2 có nhiều

nhất là trong sữa non, những ngày vắt sữa tiếp theo thì hàm lượng vitamin B2 giảm dần

Vitamin B12trong sữa khoảng 0.1-0.3 mg/l sữa.

Vitamin PP trong sữa khoảng 1.5 mg/l sữa Thức ăn của bò không

ảnh

hưởng đến hàm lượng của vitamin PP trong sữa Vitamin PP được tổng hợp ngay trong cơ thể con bò

Vitamin C hàm lượng vitamin C trong sữa tahy đổi trong một giới hạn rất

rộng, khoảng 5-20 mg/l sữa Trong sữa non có nhiều vitamin C, nhưng càng về cuối thời kỳ tiết sữa lượng vitamin C trong sữa giảm dần Trong quá trình khử trùng, lượng vitamin C trong sữa giảm, đặc biệt là khử trùng có không khí thì hàm lượng vitamin C giảm nhiều

+ Enzim:Các enzim là các protein có khả năng kích hoạt các phản ứng hóa

học và ảnh hưởng đến giai đoạn và tốc độ của phản ứng Enzim xúc tác phản ứng

mà không bị biến đổi về lượng nên được gọi là xúc tác sinh học Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính chất của enzim là nhiệt dộ và pH Nhiệt độ thích hợp của

phân hủy enzim Trong sữa có nhiều loại enzim khác nhau, chúng ảnh h ưởng tới chất lượng của sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa

Enzim lipaza có tác dụng xúc tác quá trình thủy phân chất béo của sữa, tạo

thành glixerin, acid béo và một số sản phẩm khác Những chất này gây cho sữa có mùi vị lạ và làm giảm chất lượng của sữa Nhiều vi sinh vật có khả năng sản xuất enzim lipaza, đặc biệt là vi khuẩn bacillus sản xuất ra enzim lecithinase tấn công vào hợp chất licethin, một loại phospholipids chứa trong màng hạt béo Lecithin là hợp chất của glycerol hai acid béo, acid phosphoric và choline, enzim

lecithinase hydrate hóa hợp chất này thành diglycerid và phosphoryl choline Lớp màng chất béo do đó bị phá hủy, các hạt béo kết tụ lại tách thành lớp kem trên

bề mặt dịch sữa

Enzim photphataza có trong sữa tươi, nó có tác dụng xúc tác quá trình thủy

phân photpho glycerin của sữa, tạo thànhglycerin, acid béo, acid photphatrit và một

số một số sản phẩm khác Sự hiện diện của enzim phosphataza trong sữa được xác định bằng cách thêm vào sữa ester của acid photphoric và chất chỉ thị màu có màu sắc thay đổi khi tác dụng với rượu được giải phóng.Phosphataza bị phân hủy bởi nhiệt độ cao trong thời gian ngắn

Enzim peroxidaza trong sữa tươi mới vắt, chưa khử trùng đã có mặt

của enzim peroxidaza Enzim này có tác dụng xúc tác quá trình oxi hóa chất béo của sữa, làm cho chất lượng của sữa giảm dần

Enzim peroxidaza bị phá hủy ở nhiệt độ 80o C trong vài giây Vì vậy, người

ta dựa trên sự có mặt của enzim này ở trong sữa để xác định xem sữa đã qua khử trùng hay chưa Nếu đã qua khử trùng, sữa không còn hoạt tính enzim peroxidaza

Enzim lactaza đường lactose thuộc nhóm hydratcacbon, là nguồn năng lượng lớn trong chế độ ăn Nó phân hủy thành những hợp chất có năng lượng

cao, có thể tham gia vào các phản ứng sinh học, hydratcacbon là nguyên liệu tổng hợp nên các hợp chất hóa học quan trọng trong cơ thể Lactose bị tấn công bởi vi khuẩn lên men lactic, vi khuẩn này sản sinh ra enzim phân hủy lactose gọi là lactaza thành glucose và galactose Galactose chuyển thành các acid khác nhau trong đó có acid lactic rất quan trọng khi sữa bị chua tức là đã có

sự lên men lactose thành acid lactic.Nếu sữa bị xử lý nhiệt độ cao và lưu ở nhiệt độ

đó, nó trở nên có màu nâu và có vị caramel, quá trình này gọi là caramel hóa và là kết quả của phản ứng giữa lactose và protein gọi là phản ứng maillard

+ Lactose: Sữa bò chứa khoảng 4.6% đường lactose, là loại đường chỉ tìm

thấy trong thành phần của sữa Nó thuộc nhóm chất hydratcacbon, là disaccharide

chứa hai monosaccharit là galactose và glucose Đường lactose tan trong nước dưới dạng phân tử trong dung dịch Lactose ít ngọt hơn 30 lần so với đường mía.

+ Các chất khí: Trong sữa tươi thường có chứa một số chất khí như khí

nitơ, khí cacbonic, khí oxi… Hàm lượng các chất khí trong sữa không nhiều: trong một lít sữa có khoảng 50-90 ml các chất khí.Các chất khí thường tạo thành các bọt khí ở trong sữa, chính những bọt khí này là nơi thích hợp cho các loại vi sinh vật

“ẩn nấp” và phát triển Vì vậy sữa càng có nhiều chất khí càng không có lợi Trong quá trình khử trùng, hàm lượng các chất khí ở trong sữa giảm

+ Các chất miễn dịch: Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác nhau

Các chất miễn dịch có tác dụng bảo vệ sữa khỏi sự hư hỏng Hàm lượng các chất miễn dịch không nhiều nhưng nó đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể Chất miễn

bạch cầu

II HỆ THỐNG PROTEIN TRONG SỮA

Trong sữa có 3 loại protein cơ bản:

Casein là một photphoprotein ,trong thành phần của nó co gốc axit photphoric Casein có nhiều nhóm chức tự do như :amin,-COOH,=NH,-OH,-HS,-

phản ứng hóa học Trong đó, nhóm-COOH và nhóm amin là quan trọng nhất vì

các nhóm này ở trạng thái tự do và quyết định tính chất hóa học của casein.Cũng vì các nhóm này mà trong dung dịch casein tạo thành các ion lưỡng tính

Casein được coi là một chất điện li lưỡng tính đa hóa trị có khả năng tạo ra hang loạt các hơp chất với axit ,bazơ,kim loại,aldehyt………

Casein dễ dàng tham gia phản ứng với các kim loại kiềm ,kiềm thổ như K,Na,Mg để tạo thành caseinat tan trong nước Càng có nhiều nguyên tử kim loại lien két với casein thì độ hòa tan càng lớn

Trong sữa, casein tồn tại ở dang canxi caseinat và nó lại kết hợp với canxi photphat tạo thành phức hợp canxi photphat caseinat (mixen)

Các loại casein :

Casein được chia làm bốn nhóm phụ α S1 ,α S2 , β và κ-casein.Cả 4 nhóm này đều rất không đồng nhất và có chứa từ 2-8 biến thể gien khác nhau.Những biến thể này khác nhau chỉ bởi một số axit amin Tất cả các casein đều bị photphoryl hóa với mức độ khác nhau, casein k có tỷ lượng photpho thấp nhất Casein càng chứa nhiều nhóm photphat thì càng không bền khi có mặt canxi Ngoài ra casein k còn chứa gluxit: Galactoza, naxetylgalactosamin, axit axetylneuraminic, ba gluxit này tồn tại dưới dạng trisacarit và tetrasacarit

Bảng 1.1: Tỉ lệ các loại casein trong protein sữa

Casein α (45-55%)

Casein β (25-35%)

Casein κ (8-15%)

Casein γ (3-7%) Casein α S1:

 199 axit

Casein α S2:

 207 axit amin  209 axit  169 axit amin

 M= 23983 Da

 9-11/l sữa

đã tách bơ

 2 Cys: 2 (-SH)

 M= 19007 Da

Casein k có tính chất khác với các casein khác :

canxiclouride 0,4M thì các casein khác kết tủa còn casein k vẫn hòa tan

có tính háo nước

disunfua

các casein này với canxi,nhờ tạo ra trong sữa phức hệ mixen ở dạng keo bền vững

và Met 106 thì sẽ khử bền các mixen của sữa và do đó sữa bị đông tụ

canxi không hòa tan

Phức hệ mixen của casein và canxi phosphate

Vì các casein đều bị photphoryl hóa nên có thể liên kết với canxi (có chứa nhiều trong sữa) để hình thành các liên kết nội phân tử và ngoại phân tử Điều này khiến casein dễ dàng tạo chuỗi polymer có chứa một vài loại casein giống hay khác nhau Do có nhiều nhóm phosphate và những nhóm kỵ nước trong phân tử casein, các phân tử polyme được hình thành từ casein rất đặc biệt và bền Những phân tử này được cấu tạo từ hàng trăm và hàng nghìn những phân tử đơn lẻ và hình thành

nên dung dịch keo, tạo nên màu trắng của sữa Những phức chất này được gọi là các micelle casein

Thành phần chung của mixen

Trong sữa các casein có mặt dưới dạng các hạt hình cầu- đó là các mixen- có đường kính từ 20- 300nm Các mixen là một tập hợp các dưới đơn vị (các siêu mixen) có đường kính từ 15 đến 20nm

Phần hữu

cơ

Casein αS1 33

Casein β 33

Casein αS2 11

Casein K 11

Các loại khác 4

Casein tổng số 92 Phần vô

cơ

Phosphat (ion) 4.3

8

Thành phần muối của mixen:

Canxiphosphat dưới dạng apatit ở dạng keo

Canxi cũng có mặt dưới dạng xitrat và có thể được liên kết một phần với casein thông qua nhóm phosphat

Magie cũng có thể tạo ra những muối tương tự muối của canxi

này thành hydroxyapatit tinh thể thường bị ức chế bởi các protein và nhất là bởi

lăng trụ dài và mảnh Trong mô xương hydroxyapatit cũng có thể ở dạng tinh thể hoặc vô định hình

Thành phần hữu cơ của mixen

Các casein liên kết với nhau để tạo thành phức khi có mặt canxi và sẽ kết tủa xuống nếu không có casein K Các siêu mixen tồn tại nhờ có mặt casein K (vốn có khả năng làm bền các casein khác khi có mặt canxi) Các siêu mixen có kích thước nhỏ hơn nhiều polyme của casein β ( có M gần bằng 700.000)

Sự tổ chức của mixen

Mixen được tổ chức như sau:

khoảng 20nm và được xếp như thế nào để các đầu kỵ nước được gấp vào phía trong, còn các nhóm háo nước của các casein và casein K thì phủ ở bề mặt ngoài

Nhiều siêu mixen sẽ tập hợp lại thành một mixen nhờ canxi phosphat dạng

phosphat của chúng Các casein nghèo casein K sẽ nằm ở phía trong mixen và mixen sẽ ngừng lớn khi toàn bộ mặt ngoài được bao phủ bằng casein K

Như vậy casein K chủ yếu nằm ở mặt ngoài mixen, caseinoglucopetit đầu tận cùng C rất háo nước nên dễ tạo thành những sợi giống bộ rễ tự do và rất mềm dẻo ( từ acid amin 86 đến acid amin 169) dày khoảng 7nm nổi ở trong dịch sữa

Vai trò bảo vệ của casein K là rất rõ ràng Nhờ hàm lượng P bé và giàu gluxit của casein K làm cho nó rất háo nước và đảm bảo một độ bền cho mixen Mixen càng chứa nhiều casein K thì kích thước càng bé và càng bền

Dưới tác dụng của chymosin trên casein K thì vỏ bao háo nước bị phá hủy

sẽ dính kết chúng lại với nhau

Đặc trưng của siêu mixen và mixen casein

Đặc trưng của siêu mixen casein được ghi dưới bảng sau đây:

với casein β hoặc với casein

K và các polyme của casein

αS và casein β

3.105 dalton (tương đương 10- 12 phân tử ) đường kính:10nm

Tương tác kỵ nước và tương tác tĩnh điện

cm2/ml sữaLượng nước

hydrat hóa

3,7g

H2O/g protein

Khoảng cách tự do trung bình

240nm

Chú thích: A: dưới-micelle; B : chuỗi bề mặt; C: Phosphat canxi; D: κ

-casein; E: nhóm phosphate

Chức năng

Casein và các nhóm carbonhydrate của nó rõ ràng rất quan trọng trong sản xuất phomat Được sử dụng trong công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất phomat, men dịch vị loại bỏ carbonhydrate của casein ra khỏi bề mặt của micelle

Do đó các micelle sẽ mất đi khả năng hòa tan và liên kết với nhau để tạo thành sữa đông

Casein cũng được sử dụng trong sản xuất các mặt hàng nonfood như keo dán, sơn và chất dẻo

Thường được sử dụng để bổ sung protein, vì phần casein từ sữa là hơn 90% protein.

2 WHEY PROTEIN

Giới thiệu

Whey protein là tên gọi thông dụng để chỉ các protein huyết thanh của sữa, tuy nhiên theo chuyên ngành nó chỉ bao gồm các protein trong whey thu được qua quá trình sản xuất phó mat Nếu casein được tách ra khỏi sữa gầy bằng cách bổ sung axit khoáng thì một nhóm protein vẫn còn lại trong dung dịch sữa và được gọi

là protein huyết thanh sữa Chúng tương tự như các whey protein thực thụ, vì thế mới có tên gọi chung như vậy

Whey protein nói chung và α -lactalbumin nói riêng có giá trị dinh dưỡng rất cao Thành phần amino axit của chúng rất gần với thành phần được xem là tối ưu sinh hoc Những sản phẩm có nguồn gốc whey protein được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thưc phẩm

Whey protein biến tính trong quá trình gia nhiệt, điều này gây nên sự kết tụ của whey protein, mà chủ yếu là với micelle casein

Ở quy mô sản xuất công nghiệp người ta tách whey protein bằng công nghệ màng

Một số loại protein phồ biến:

Bảng 2.1 : Tỉ lệ các loại protein hòa tan trong sữa

α-lactalbumin

(2-5%)

Β-lactoglobulin (7-12%)

Immunoglobulins (9-3.3%)

pepton (2-6%)

Proteo-Serum albumin

0.05-0.1g/l sữa

đã tách bơ



582 acit amin

35 Cys :17 S) và (-SH)

66267 Da IgA 385-417000 Da

IgM

960-100000 Da 0.05/0.1 g/l sữa

là, α-lactalbumin tinh khiết sẽ không tạo dạng gel khi làm biến tính và axit hóa

Hình 2.1: Cấu trúc α-lactalbuminProtein này được xem là whey protein đặc trưng Nó có trong sữa của mọi động vật

có vú và đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp lactose (đường sữa)

Β-lactoglobulin:

β-lactoglobulin là đạm sữa lớn của sữa bò (~ 3 g / l), và cũng có mặt ở nhiều loài động vật có vú khác; một ngoại lệ đáng chú ý là con ngườipI 5,3 , có hai cầu disubfua và nhóm SH tư do nên có thể liên hợp tạo thành dime ,octame

Hình 2.2: Cấu trúc β-lactoglobulin

Khi đun nóng đến 80oC, bi đông tụ dễ dàng.Sự đông tụ xảy ra theo 2 giai đoạn:

tới sự dãn ra của các polypeptit của globulin

disunfua do các nhóm tiol tự do trong cùng một phân tử hoặc giữa các phân tử Ở nhiệt độ cao ,các hợp chất chứa lưu huỳnh được giải phóng tạo thành mùi nấu cho sữa Renin không đông tụ β-lactoglobulin ở điều kiện thường nhưng β-lactoglobulin bị biến tính ở nhiệt độ cao nên khi lên men sau đó β-lactoglobulin sẽ chuyển vào quện sữa

Immunoglobulins (globulin miễn dịch):

Immunoglobulin được tìm thấy trong máu hoặc chất dịch cơ thể khác của động vật có xương sống, và được sử dụng bởi hệ thống miễn dịch để xác định và trung hòa các đối tượng ngoài, chẳng hạn như vi khuẩn và virus Bị kết tủa bởi

magie sunfat và amon sunfat, trong sữa thường có hàm lượng thấp

Immunoglobulin giữ vai trò quan trọng trong việc bảo vệ động vật sơ sinh (kể cả con người) chống lại vi khuẩn và bênh tật

kháng khuẩn, kháng virut, kháng nấm, kháng viêm, chống oxi hóa Hiện tại những tính chất này đang được nghiên cứu trên diện rộng.

Chất béo và các amino axit kị nước của những protein này khiến những phân

tử định hướng phần kị nước về bề mặt chất béo, trong khi những phần ít kị nước hơn thì hướng về phía nước

Phospholipid và enzyme thủy phân lipid nói riêng được hấp phụ trong cấu trúc màng

Enzyme trong sữa

Các enzym trong sữa bắt nguồn hoặc từ sữa động vật mẹ hoặc từ vi khuẩn Trong trường hợp đầu, chúng là thành phần thông thường của sữa Trường hợp thứ

hai, enzym từ vi khuẩn, rất đa dạng và phong phú theo bản chất và kích thước của

quần thể vi khuẩn Một số enzym của sữa được sử dụng nhằm mục đích kiểm nghiệm và kiểm soát chất lượng Trong số đó, peroxidase, phosphatase và lipase là những enzym quan trọng hơn cả

+lactoperoxidase

Một enzyme từ sữa tự bản than không có hiệu quả kháng khuẩn Khi liên kết với thiocyanate oxyd hóa và hydrogen peroxide, phản ứng hóa học tạo ra một hợp chất kháng khuẩn là các ion hypoiodite hoặc hypothiocyanate Các ion này oxy hóa chu trình trao đổi chất của vi khuẩn Chúng có trong các dịch sinh học và cùng với lactoperoxidase được gọi là hệ lactoperoxidase (LP-s) LP-s chứng tỏ khả năng chống và kìm hãm sự phát triển của nhiều loài vi khuẩn mà lại không có các tác dụng lên protein và enzym của những sinh vật sinh ra nó Một số vi khuẩn có lợi như Streptococci và Lactobacilli, tạm thời bị ức chế nhưng sẽ hồi phục sau đó Những loài khác, có hại hơn như E.coli, Salmonella và Pseudomonas thì bị tiêu

diệt Hệ thống này hoạt động trong các heo con theo mẹ nhưng có thể cũng vẫn ứng dụng trong thức ăn thú sau cai sữa.

hóa khác Enzym này sẽ bị vô hoạt nếu sữa được đun nóng ở 80 C trong vài giây Người ta có thể dựa vào điều này để chứng tỏ sự tồn tại hay không của perosidase trong sữa và nhờ đó kiểm tra được nhiệt độ thanh trùng có đạt đến 80 C hay không Phương pháp này có tên gọi là Perosidase Storch

Hình 3.1: Cấu trúc Lactoperoxidase

+phosphatase:

Phosphatase có khả năng phân cắt một số este phosphoric axit nhất định thành axit phosphoric và rượu tương ứng Người ta nhận biết sự hiện diện của phosphatase trong sữa bằng cách bổ sung ester của phosphoric axit và một tác nhân

có thể đổi màu khi tác dụng với rượu được giải phóng Sự thay đổi màu sắc cho thấy sữa có chứa phosphatase Enzym này bị phá hủy trong điều kiện thanh trùng thông thường (72 °C trong 15 – 20 giây), do đó phương pháp phosphatase có thể được sử dụng để xác định nhiệt độ thanh trùng có thực sự đạt yêu cầu hay không

.Hình 3.2: Cấu trúc phosphatase

+Lipase:

Lipase có khả năng phân cắt chất béo thành glycerol và các axit béo tự do

Sự dư thừa các axit béo trong sữa và các sản phẩm từ sữa sẽ gây ra vị ôi thiu Trong hầu hết các trường hợp, khả năng này của enzym là rất kém mặc dù sữa của một số loài động vật cho thấy hoạt tính lipase cao Người ta tin rằng hàm lượng lipase trong sữa tăng về giai đoạn cuối của chu kì tạo sữa Sẽ không có phản ứng nào xảy ra giữa lipase của sữa với chất béo khi bề mặt của giọt chất béo còn nguyên vẹn, nhưng ngay khi bề mặt bị phá hủy lipase sẽ có cơ hội tìm đến cơ chất

và các axit béo tự do được giải phóng Khi sữa được bơm trong điều kiện lạnh bằng máy bơm không đúng tiêu chuẩn hoặc sau quá trình đồng hóa sữa lạnh không thanh trùng, các axit béo tự do lập tức được hình thành ngay Các axit béo và một

số sản phẩm khác từ phản ứng của enzym này gây mùi vị “ôi thiu” cho sản phẩm

Hình 3.3: Cấu trúc Liapase

III.NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN.

1.Khả năng đông tụ của casein

Sữa tươi luôn có độ pH xấp xỉ 6,6-6,7 và các mixen casein mang điện tích

âm Vì tất cả các mixen đều có điện tích âm nên chúng đẩy nhau và điều đó khiến các mixen casein tồn tại dưới dạng keo

Các phân tử nước cũng liên kết với các điện tích của casein góp phần duy trì các mixen trong dung dịch

Khi giảm độ pH (do kết quả của quá trình lên men tạo acid lactic hoặc acid do con người chủ động bỏ vào), các ion H + của acid sẽ liên kết với mixen casein mang điện tích âm và làm giảm điện tích của mixen casein Khi tới giới hạn, các mixen casein sẽ đông tụ (tạo thành gel).

Theo lý thuyết điểm đẳng điện pI của casein là 5,1-5,3 Trong dung dịch muối như điều kiện của sữa, casein đông tụ tốt nhất ở pH 4,5 đến 4,7

Khi cho dư acid (hoặc quá trình lên men quá dài, sữa có độ chua cao) và casein đã đông tụ, casasein sẽ bị tái hòa tan, tạo thành muối và acid

Bên cạnh khả năng bị đông tụ bởi acid như đã trình bày ở trên casein còn bị

đông tụ bởi renin (là một proteaza được chiết xuất từ dạ dày bê).

Quá trình đông tụ casein của sữa dưới tác dụng của renin thực chất là quá trình thủy phân hạn chế casein K, vỏ háo nước bị phá hủy do các ion

canxi dễ dàng tiếp cận với casein α,β và paracasein K và làm cho chúng tạo gel Renin thủy phân liên kết peptit giữa Phe-Met (ở vị trí 106-169) hòa tan và paracasein K (1-105) không hòa tan Phản ứng này không phụ thuộc vào ion

Ca 2+

Sự đông tụ tạo ra do loại bỏ một phần caseinoglucopeptit, làm giảm sự tích

điện bề mặt của mixen tức là giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các mixen Bề mặt của

các mixen trở nên ưa béo và do đó mà các mixen liên hợp một cách dễ dàng.

Có thể nói tác động của renin đối với casein bao gồm ba bước: bước 1 cắt liên kết Phe 105 và Met 106 trong phân tử casein K; bước 2: tạo thành tập hợp (đông tụ); bước 3: tác dụng của renin với các cấu tử casein xảy ra trong quá trình chín phomai

Tốc độ của ba bước này phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và pH Riêng đối với bước thứ hai thì còn chịu ảnh hưởng của canxi, các tính chất của mixen casein

có hoặc không có liên kết với serum protein biến tính

Các tương tác ion cũng xảy ra giữa phần tích điện dương của paracasein K

và phần tích điện âm của casein α và β Các cầu canxi phosphat cũng được thiết lập

Sau khi kết tủa casein bằng axit, trong phần nước còn lại (whey) chứa α- lactalabumiin, β-lactoglobulin và một lượng nhỏ protein albumin

Khi sữa bị gia nhiệt, các protein lactoserum bị biến tính và liên kết với casein bằng ransin và giảm khả năng liên kết với ion canxi

Protein lactoserum, đặc biệt là α- lactalabumin có giá trị dinh dưỡng rất cao Thành phần axit amin của chúng rất giống với thành phần axit amin lý tưởng

α-Lactalbumin: Có thành phần axit amin tương tự casein Điểm đẳng điện ở PH=5,1 Không bị đông tụ bởi men sữa

hàng loạt các phản ứng xảy ra Cầu disunfua bắt đầu tạo thành giữa các phân tử lactoglobulin và phân tử casein K, giữa phân tử β-lactoglobulin và α-lactalbumin

β-Ở nhiệt độ cao, các hợp chất chứa lưu huỳnh như H2S lần lượt được giải phóng , tạo thành mùi nấu cho sữa.

β-Lactoglobulin có hai cầu disunfua và các nhóm -SH tự do, chúng có thể

kèm theo sự thay đổi cấu hình phân cuả protein liên quan đến sự giãn ra của các polypeptide của globulin Giai đoạn 2 là giai đoạn đông tụ, tạo thành gel Khi đó xảy ra sự liên hợp tạo thành các liên kết S-S do các nhóm tiol tự do trong cùng một phân tử hoặc giữa các phân tử

Renin không đông tụ lactoglobulin ở điều kiện thường nhưng lactoglobulin bị biến tính do xử lý nhiệt độ cao nên sau đó, khi lên men β-lactoglobulin sẽ chuyển vào quện sữa

β-Imunoglobulin(các globulin miễn dịch): Có thể kết tủa các globulin miễn dịch bằng magie sunfat, amonsunfat Trong sữa bình thường hàm lượng globulin miễn dịch rất thấp Ngược lại, trong sữa đầu chúng chiếm đến 90% tổng số protein lactoserum

Khi tác dụng lên sữa nhiệt độ từ 70% trở lên, casein có khả năng hydrat hóa

của casein lại giảm

Việc xử lý nhiệt làm giảm khả năng đông tụ bằng renin của casein Sữa đun

Khi độ acid của sữa cao thì casein lại đông tụ ở nhiệt độ thấp

bắt đầu bị biến tính và khi nhiệt độ càng tăng thì biến tính lại càng mạnh, ở

80-950C albumin bị biến tính hoàn toàn, glubulin 750C

(mùi hạnh nhân) do sự biến đổi các acidamin kèm theo sự tạo thành các nhóm sunlfuahydrin (-SH) của các protein

2.Khả năng tạo độ nhớt

Độ nhớt phụ thuộc vào thành phần hóa học của sữa, trước hết là các protein còn các muối lactoseza không ảnh hưởng tới độ nhớt Hàm lượng chất béo càng cao thì độ nhớt càng cao

nhớt giảm rõ rệt, ở nhiệt độ cao hơn độ nhớt lại tăng Độ nhớt giảm khi đun đến

60 0 C là do tăng tốc độ chuyển động của các phân tử (tính chất chung của phần lớn các dung dịch) còn khi đun trên 60 0 C (thanh trùng hay tiệt trùng) độ nhớt lại tăng là do sự thay đổi hóa lý của các protein khiến cho các phân tử của chúng lớn lên.

Khi cô đặc trong thiết bị cô đặc chân không, độ nhớt tăng 2-3 lần Đặc biệt sữa đặc cô đặc có đường có độ nhớt tới 30-40 poa Sau khi bảo quản 2-6 tháng ở

độ chất khô, do tính chất hóa lý của protein thay đổi và đối với sữa cô đặc có đường còn do đưa một lượng lớn đường vào

3.Khả năng tạo nhũ tương

Chủ yếu là chất béo ở dạng chất cầu mỡ Kích thước và số lượng cầu mỡ không ổn định và phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà chủ yếu là khẩu phần thức ăn, giống, điều kiện sống, thời kỳ có thai Kích thước các cầu mỡ có ý nghĩa rất quan trọng, nó xác định sự biến đổi chất béo vào sản phẩm trong hàng loạt các quá trình công nghệ (ly tâm, đồng hóa, quá trình sản xuất phomat, bơ) Số lượng trung bình trong 1ml sữa có khoảng 3000-4000 triệu cầu mỡ có đường kính trung bình 3µm (giới hạn dao động 0.3-10µm)

Nhũ tương chất béo của sữa khá bền vững Đun sữa đến nhiệt độ cao, làm lạnh tơi nhiệt độ thấp, tác động cơ học của bơm, cánh khuấy…vẫn không làm vỡ được màng bao cầu mỡ Vỏ này chỉ có thể bị phá hủy khi có tác động cơ học đặc biệt (khi sản xuất bơ) hoặc do ảnh hưởng của hóa chất (acid hay kiềm)

Các cầu mỡ không bị phá hủy khi có tác động cơ học mạnh là do trên bề mặt các cầu mỡ được bao bằng một lớp lipoprotein