nghiên cứu chế biến phô mai tươi lên men từ chủng kefir có bổ sung trái cây

Trong bài viết của mình, tôi tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hương vị của sản phẩm phô mai, sau đó lựa chọn trên các thông số tối ưu nhất qua các thí nghiệm s

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

LỜI CẢM ƠN

Bài đồ án của tôi hoàn thành được là do công sức và sự chỉ bảo tận tình của Thầy cô, gia đình và bạn bè Suốt bốn năm Đại Học, tôi đã luôn nhận được sự quan tâm, động viên và giúp đỡ của mọi người

Đầu tiên, tôi xin dành lời cảm ơn cho gia đình mình, đặc biệt là Bố và Mẹ tôi – những người đã luôn ở bên cạnh để hỗ trợ tôi về mọi mặt, đã luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi để tôi có thể an tâm hoàn thành tốt chương trình học thời gian qua

Song song đó, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Cô Trần Thị Ngọc Mai – Giáo viên đã hướng dẫn tôi Tôi có may mắn được Cô hướng dẫn, và Cô luôn dành sự quan tâm nhiệt tình cho tôi Nếu như trong bài của mình có điều gì đó sơ suất thì chắc chắn đó là lỗi của tôi Còn những phần thực hiện tốt đều do công sức của Cô dạy bảo và chỉ dẫn

Ngoài ra, tôi xin cám ơn tất cả các Thầy Cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt bốn năm qua Và lời cảm ơn cuối cùng, tôi xin dành cho lớp tôi – 06DTP – những bạn bè đã chia sẻ

và giúp đỡ tôi trong suốt quãng đời đại học

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Sữa và các sản phẩm từ sữa luôn đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người Thứ đầu tiên chúng ta nếm khi bước vào cuộc sống cũng chính là nguồn sữa mẹ Đã có rất nhiều những sản phẩm từ sữa đã trở nên quen thuộc với mọi người nói chung, và người Việt Nam nói riêng Trong đó, những sản phẩm lên men từ sữa luôn được đánh giá cao vì lợi ích của chúng đối với sức khỏe, đặc biệt là sữa chua và phô mai Hiện nay, sản phẩm sữa chua rất phổ biến trên thị trường, trong khi phô mai vẫn còn xa lạ với phần nhiều người dân, chủ yếu là do khẩu vị chưa thích hợp Vậy tại sao ta lại không tạo ra một khẩu vị phô mai mới, có khả năng được nhiều thành phần chấp nhận? Từ suy nghĩ này, tôi quyết định nghiên cứu loại phô mai lên men từ chủng Kefir thay vì lên men lactic như truyền thống Bên cạnh đó, tôi bổ sung thêm trái cây nhằm tăng thêm

sự đa dạng và phong phú cho sản phẩm

Trong bài viết của mình, tôi điểm qua các ý chính như: giới thiệu chung về phô mai, chủng Kefir và các nguyên liệu có liên quan Sau đó là các nghiên cứu và phân tích để tìm ra thông số tối ưu cho sản phẩm Sau nhiều thử nghiệm, tôi cho ra được sản phẩm phô mai tươi bổ sung dâu Sản phẩm có hương thơm nhẹ nhàng của dâu, vị chua – ngọt – béo hài hòa và lạ miệng Tôi tin rằng trong tương lai không xa, cùng với những nghiên cứu bổ sung, sản phẩm sẽ tìm được chỗ đứng cho mình

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

MỤC LỤC

Đề mục Trang

Trang bìa i

Nhiệm vụ đồ án

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách hình vẽ v

Danh sách bảng biểu vi

CHƯƠNG I – GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG II – LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

1 Giới thiệu chung về phô mai 3

1.1 Khái niệm 3

1.2 Lịch sử phát triển sản phẩm 3

1.2.1.Truyền thuyết 4

1.2.2 Người La Mã – bậc thầy về làm phô mai 5

1.2.3 Sự phát triển của phô mai 4

1.3 Phương pháp phân loại phô mai 7

1.4 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của phô mai 11

1.4.1 Thành phần hóa học 11

1.4.2 Lợi ích đối với sức khỏe 14

1.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ phô mai 14

2 Tổng quan về nguyên liệu 16

2.1 Sữa 16

1.1.1.Sơ lược về thành phần hóa học của sữa 16

1.1.2 Các loại sữa dùng trong sản xuất phô mai 23

1.1.3 Hệ VSV trong sữa và các chỉ tiêu 26

2.2 Tác nhân đông tụ sữa 28

1.2.1 Định nghĩa và nguồn gốc của rennet 29

1.2.2 Các chất thay thế rennet động vật 29

1.2.3 Cơ chế của quá trình đông tụ sữa 29

2.3 Các chủng VSV 31

1.3.1 VSV nhóm lactic 31

1.3.2 Giới thiệu hạt Kefir 31

2.4 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của dâu tây 38

3 Cơ chế các quá trình lên men 40

3.1 Quá trình lên men lactic 40

3.2 Quá trình lên men ethanol 45

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men 47

4 Quy trình sản xuất sản phẩm phô mai tươi bổ sung dâu 48

4.1 Thuyết minh quy trình làm mứt dâu 49

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

4.2 Thuyết minh quy trình làm phô mai 50

CHƯƠNG III – PHƯƠNG PHÁP VÀ DỤNG CỤ NGHIÊN CỨU 52

1 Phương tiện nghiên cứu 52

1.1 Địa điểm 52

1.2 Nguyên liệu 52

1.3 Dụng cụ và thiết bị 52

1.4 Hóa chất 53

2 Nội dung bố trí thí nghiệm 53

2.1 Nghiên cứu quá trình lên men sữa bởi giống Kefir 53

2.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men 53

2.1.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ men Kefir và thời gian lên men 54

2.2 Khảo sát ảnh hưởng của enzyme protease đến quá trình đông tụ 55

2.2.1 Thí nghiệm sơ bộ 55

2.2.2 Thí nghiệm xác định nồng độ enzyme làm đông tụ sữa 56

2.2.3 Thí nghiệm xác định liều lượng enzyme đã biết nồng độ cho vào dịch sữa 56

2.3 Xác định tỉ lệ mứt dâu phối trộn vào phô mai 57

CHƯƠNG IV – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 59

1 Nghiên cứu quá trình lên men sữa bởi giống Kefir 59

1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men 59

1.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ men Kefir và thời gian lên men 60

2 Khảo sát ảnh hưởng của enzyme protease đến quá trình đông tụ 61

2.1 Thí nghiệm sơ bộ 61

2.2 Thí nghiệm xác định nồng độ enzyme làm đông tụ sữa 62

2.3 Thí nghiệm xác định liều lượng enzyme đã biết nồng độ cho vào dịch sữa 62

3 Xác định tỉ lệ mứt dâu phối trộn vào phô mai 65

CHƯƠNG V – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

Tài liệu tham khảo I Phụ lục A II Phụ lục B IV

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2.1 Cấu trúc của sữa

Hình 2.2 Cấu tạo của lactose

Hình 2.3 Các giai đoạn trong quá trình đông tụ sữa

Hình 2.4 Hạt Kefir

Hình 2.5 Sơ đồ sản xuất Kefir theo phương pháp truyền thống

Hình 2.6 Quả dâu tây

Hình 2.7 Cơ chế lên men lactic đồng hình

Hình 2.8 Chu trình pentose-phosphate

Hình 2.9 Chu trình đường phân

Hình 2.10 Sự sinh tổng hợp acetaldehyde ở một số vi khuẩn ưa nhiệt

Hình 2.11 Sơ đồ quá trình lên men ethanol

Hình 2.12 Dịch whey sau khi tách ra khỏi khối sữa đông

Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên men lên độ pH của sữa

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian và nồng độ men giống Kefir lên độ pH của sữa

Hình 4.3 Biểu đồ biểu thị sự thay đổi nồng độ enzyme

Hình 4.4 Biểu đồ biểu thị sự thay đổi nồng độ enzyme

Hình 4.5 Biểu đồ đánh giá tổng hợp sản phẩm

Hình 4.6 Sản phẩm phô mai dâu

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Hàm lượng calcium và chất béo trong một số loại phô mai phổ biến

Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng của phô mai Camembert

Bảng 2.2 10 nước sản xuất phô mai lớn nhất thế giới

Bảng 2.4 10 nước xuất khẩu phô mai lớn nhất thế giới

Bảng 2.5 8 nước tiêu thụ phô mai lớn nhất thế giới

Bảng 2.6 Hàm lượng các protein trong sữa

Bảng 2.7 Hàm lượng các vitamin trong sữa

Bảng 2.8 Hàm lượng chất khoáng trong sữa

Bảng 2.9 Thành phần dinh dưỡng trong các loại sữa khác nhau

Bảng 2.10 Một số chỉ tiêu vi sinh của sữa

Bảng 2.11 Một số enzyme đông tụ sữa sử dụng trong sản xuất phô mai

Bảng 2.12 Sự biến đổi các thành phần của sữa sau quá trình lên men của Kefir

Bảng 2.13 Thành phần dinh dưỡng của dâu tây

2 Mục tiêu nghiên cứu

Trong bài viết của mình, tôi tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hương vị của sản phẩm phô mai, sau đó lựa chọn trên các thông số tối ưu nhất qua các thí nghiệm sau đây:

- Khảo sát tỉ lệ của men Kefir cho vào sữa nguyên liệu để chuẩn bị cho quá trình lên men Thí nghiệm được tiến hành với tỉ lệ men Kefir lần lượt là 5%, 6%, 7% so với dịch sữa

- Khảo sát tỉ lệ enzyme cho vào dịch sữa để hỗ trợ cho quá trình đông tụ Thí nghiệm tiến hành với nồng độ enzyme lần lượt là 1.5%, 2.0%, 2.5% với tỉ lệ là 3%, 5%, 7%, 9% so với dịch sữa

- Khảo sát tỉ lệ phối chế thích hợp cho thành phẩm với mứt dâu ở 4 tỉ lệ 16%, 18%, 20%, 22% theo khối lượng phô mai

Sau thời gian nghiên cứu, phân tích và tổng hợp số liệu, tôi rút ra các kết luận sau đây:

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

- Tỉ lệ men Kefir cho vào sữa nguyên liệu tốt nhất là 7% so với dịch sữa

- Tỉ lệ enzyme cho vào thích hợp nhất là 5% (so với dịch sữa) với nồng độ 1.5%

- Tỉ lệ phối chế thích hợp nhất cho thành phẩm là 20g mứt dâu / 100g phô mai

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Chương II – Lược khảo tài liệu

1 Giới thiệu chung về phô mai

1.1 Khái niệm

Phô mai là một loại thực phẩm lâu đời, có nguồn gốc xuất xứ từ Tây Á, nhưng khẩu vị lại được nuôi dưỡng ở Châu Âu Đây là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa

Phương pháp sản xuất phô mai truyền thống là người ta sẽ cho đông tụ casein trong sữa, sau

đó tách khối đông thu được (curd) để chế biến tiếp thành phô mai Thời Hy Lạp cổ đại, người

ta dùng phô mai cho các vị thần Đến thời La Mã cổ đại, món quà bằng phô mai là biểu hiện của sự ngưỡng mộ và tình yêu Phô mai là một trong những thức ăn rất tinh tế và cực kỳ đa dạng Chúng được chia thành nhiều nhóm khác nhau; phụ thuộc vào cách làm, hương vị, hình dáng và nhiều chỉ tiêu khác Vì có nhiều đặc điểm nổi bật mà phô mai được ưa chuộng hàng ngàn năm qua

Hiện nay, trên thế giới có hàng trăm loại phô mai, tập trung chủ yếu ở Châu Âu Quy trình sản xuất phô mai cũng rất đa dạng, phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, chủng vi sinh vật và cả truyền thống của nước sở tại

1.2 Lịch sử phát triển sản phẩm

Phô mai đã tồn tại từ rất lâu, trước cả khi sự có mặt của nó được ghi nhận lại Theo các học giả, có lẽ phô mai đã xuất hiện khoảng 6000 năm trước Công nguyên Các bức bích hoạ trên tường trong những lăng mộ của người Ai Cập cổ cách đây 2000 năm cho thấy họ đã có một kiến thức nhất định về công nghệ chế biến các sản phẩm từ sữa, đặc biệt là bơ và phô mai Theo thời gian, phô mai đã phát triển thành vô số chủng loại khác nhau Sự đa dạng của loại sản phẩm này bắt nguồn từ nguồn sữa được sử dụng Ngoài sữa bò, sữa cừu và sữa dê –

là những nguồn nguyên liệu phổ biến, người ta còn dùng cả sữa từ tuần lộc (ở vùng

Scandinavia), từ lợn lòi (ở Châu Phi), từ loại trâu nước (chỉ có ở Ý), từ bò yak (ở Tây Tạng),

từ ngựa hoặc lừa (ở Nga).Vì thế mà phô mai có muôn hương vị cũng như muôn màu sắc Tuổi đời của phô mai cũng đi kèm với mức độ nổi tiếng của nó Sau đây là tuổi của một

số loại phô mai nổi tiếng trên thế giới:

Về thuật ngữ phô mai, người ta cho rằng nó đã xuất hiện như sau: vào thế kỷ đầu tiên sau

Công Nguyên, Pliny – một sử gia người La Mã đã đề cập đến phô mai Cantal trong cuốn sách

Historia Naturalis của ông Cantal vốn là một loại phô mai làm từ sữa bò và được đặt tên

theo núi Cantal vùng Auvergne (Pháp) Ban đầu, loại phô mai này được sản xuất bằng cách

đông tụ sữa và tách khối đông ngay trong thùng gỗ - loại gỗ này có tên formage Đây có lẽ là nguồn gốc của thuật ngữ phô mai trong tiếng Pháp – fromage và trong tiếng Ý – formaggio

Sau đây là cái nhìn toàn cảnh về lịch sử và nguồn gốc của phô mai:

1.2.1 Truyền thuyết

Nhiều học giả cho rằng phô mai có mặt lần đầu tiên ở Trung Đông Truyền thuyết kể rằng

có một du mục người Ả-rập đã đổ đầy sữa vào túi treo hai bên yên ngựa để mang theo trong suốt cuộc hành trình qua sa mạc Sau vài giờ trên lưng ngựa, khi dừng lại để uống, ông nhận

ra sữa mang theo đã tách thành một dung dịch loãng màu hơi tái (ngày nay ta biết đó là dung dịch whey) và nổi váng cứng màu trắng Sự biến đổi này được các nhà khoa học lý giải là nhờ chiếc túi được làm từ dạ dày non của động vật có chứa một loại Enzyme làm đông tên là

rennin cùng sự tác động của ánh sáng mặt trời và sự di chuyển của con ngựa đã làm sữa vón

lại Ở đây, sự di chuyển của con ngựa có tác dụng như sự khuấy đảo, điều này giúp tách sữa đông ra khỏi dung dịch whey Phô mai đã ra đời như thế

1.2.2 Người La Mã – Bậc thầy về làm phô mai

Người La Mã thật sự là những nghệ sĩ tài năng trong việc làm phô mai Những loại phô mai nổi tiếng họ đã sáng tạo ra vẫn tồn tại cho đến ngày nay Người ta tin rằng cũng chính người La Mã là những người đầu tiên nghĩ ra kỹ thuật ủ chín phô mai để kéo dài thời gian bảo quản cũng như sử dụng, tăng thêm hương vị và các đặc tính riêng biệt cho từng loại phô mai Sau đây là một số các bằng chứng cho thấy người La Mã đã không ngừng nghiên cứu và học hỏi trong lĩnh vực làm phô mai:

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

 Homer (khoảng năm 1184 tr.CN), đã chỉ ra rằng phô mai được làm từ sữa dê và sữa cừu, trong các hang núi ở Hy Lạp Ông cũng ghi rõ loại phô mai này có tên là

Cynthos, đây có lẽ là tiền thân của phô mai Feta ngày nay

 Aristotle (384 – 322 tr.CN) chú thích rằng phô mai còn được làm từ sữa của lừa hoặc của ngựa Phô mai Nga có tên Koumiss là loại làm từ sữa lừa, sau đó được lên men đến 3% độ cồn

 Varro (khoảng năm 127 tr.CN) cho rằng có sự khác biệt giữa các loại phô mai là do người dân ở từng địa phương đã thay đổi một vài điểm trong quy trình để làm cho

nó dễ tiêu hoá hơn Theo thời gian, rennet được dùng phổ biến hơn, điều này cho

phép người làm phô mai dễ dàng kiểm soát trong việc tạo các khối đông Phô mai từ một loại thực phẩm bình thường, sau đó trở thành thức ăn trong mọi nhà, và cuối cùng nó trở thành một sản phẩm thương mại

 Columella (khoảng năm 50 sau CN) đã viết về kỹ thuật làm phô mai vô cùng chi tiết Hiện nay, những người làm phô mai tại gia đình vẫn dựa trên những nguyên tắc

mà ông đã viết cách đây hơn 1900 năm

Đến năm 300 sau CN, phô mai từ La Mã đã được xuất khẩu đến các quốc gia ven Địa Trung Hải Thương mại ngày càng phát triển là một yếu tố quan trọng giúp phô mai có mặt khắp nơi ở La Mã thay vì chỉ có tại từng vùng sản xuất như trước kia Loại phô mai đầu tiên

được bán vào năm 1579 có nhãn tên là La Luna – được cho rằng chính là tiền thân của phô mai Parmesan hiện nay

Sau khi đế chế La Mã sụp đổ, kỹ thuật làm phô mai bắt đầu lan ra vùng Địa Trung Hải, biển Aegean, biển Adriatic rồi tới vùng Nam Âu và Trung Âu Các quốc gia và từng vùng miền sản xuất phô mai với những nguyên liệu họ có, chẳng hạn dùng sữa của các loại thú có

vú khác thay cho sữa bò Phô mai trở nên đa dạng là vì vậy

1.2.3 Sự phát triển của phô mai

Ở Thuỵ Sỹ, cạnh dãy Alps, Tribes (một số tài liệu gọi là Helvetica) là người đã tạo ra loại

phô mai độc đáo có tên là Emmenthal Đây là loại phô mai có lỗ hổng bên trong mà người Mỹ

vẫn gọi là “ Phô mai Thuỵ Sỹ “ Tại những vùng đồng bằng màu mỡ của Châu Âu, ngành công nghiệp sữa phát triển với tốc độ nhanh chóng Đây là nguồn cung cấp nguyên liệu sữa,

từ đó các loại phô mai như Edam và Gouda đã ra đời tại Hà Lan Loại phô mai này thuộc

nhóm phô mai cứng, kích thước tương đối nhỏ, được qua quá trình ướp muối để dễ dàng bảo

Tuy nhiên, vào thời Phục Hưng, phô mai bắt đầu trải qua giai đoạn đen tối Không biết vì

lý do gì mà người ta tin rằng phô mai không có lợi cho sức khoẻ, thế là phô mai bị tẩy chay trong suốt một khoảng thời gian dài Mãi đến thế kỷ 19, phô mai mới lấy lại được vị thế và danh tiếng của mình

Giai đoạn quan trọng tiếp theo trong ngành công nghiệp phô mai là vào những năm 1860,

khi Louis Pasteur công bố phương pháp thanh trùng Pasteur (Pasteurization), cho phép tiêu

diệt một phần vi sinh vật gây hư hỏng trong sữa nhưng vẫn không làm biến đổi cấu trúc hoá học của sữa quá nhiều, vì vậy mà sữa sau thanh trùng được xem là có lợi hơn cho sức khoẻ Hầu hết các loại phô mai ngày nay đều được chế biến từ sữa thanh trùng

Vào thế kỷ 14, người Hà Lan bắt đầu cho ra đời loại phô mai có vỏ cứng với ý định sẽ giúp giữ phô mai tươi lâu hơn Và đến đầu thế kỷ 19, người Thuỵ Sỹ là những người đầu tiên đưa phô mai vào quy trình sản xuất công nghiệp Tuy nhiên, ban đầu phô mai do họ sản xuất rất dễ bị hư hỏng ; thế là họ nghĩ ra cách xay nhuyễn phô mai, thêm vào đó các thành phần khác và sau đó gia nhiệt hỗn hợp này lên để tạo ra loại sản phẩm đồng nhất, vô trùng và có thời hạn sử dụng khá lâu

Khi Christopher Columbus khám phá ra Tân Thế Giới vào năm 1492 trên con tàu Santa Maria, phô mai sữa dê cũng được du nhập vào trong khoảng thời thời gian này Kỹ thuật làm phô mai nhanh chóng lan rộng, nhưng mãi đến thế kỷ 19, nó vẫn chỉ là một ngành công nghiệp mang tính chất địa phương Đến năm 1851, nhà máy sản xuất phô mai đầu tiên ở Mỹ mới được thành lập bởi Jesse Williams

Bắt đầu từ đây, công nghệ sản xuất phô mai bùng nổ Vào năm 1955, chỉ có 13% lượng sữa được dùng làm phô mai, đến năm 1984, con số này tăng lên 31%; và hiện nay, lượng sữa dùng làm phô mai vẫn ngày càng tăng Bên cạnh việc sản xuất phô mai theo phương pháp công nghiệp, một phần lớn các công ty địa phương vẫn làm phô mai theo phương pháp thủ công Việc này giúp giữ lại hương vị riêng biệt rất tinh tế của từng loại phô mai Cho đến hiện nay, phô mai đã trở thành một trong những thức ăn quen thuộc và xuất hiện ở mọi ngõ ngách

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

1.3 Phương pháp phân loại phô mai

Trên thế giới có hàng ngàn loại phô mai khác nhau; mỗi loại đều có cấu trúc, màu sắc, hương vị và vỏ ngoài riêng biệt Và do đó cũng có nhiều cách để phân loại phô mai, tuy nhiên

ta có thể chia thành 5 nhóm chính sau đây: dựa vào cấu trúc, dựa vào hàm lượng nước hoặc chất béo trong phô mai, dựa vào vỏ phô mai, dựa vào sự có mặt của quá trình chín sinh hoá hoặc dựa vào cách chế biến

Sau đây là một số cách phân loại phô mai

1.3.1 Phân loại dựa trên hàm lượng nước

Hàm lượng nước trong phô mai thường được biểu diễn thông qua tỉ lệ phần trăm giữa lượng nước và tổng khối lượng phô mai đã trừ hàm lượng chất béo, được kí hiệu là MFFB

(Moisture on Fat Free Basis)

Công thức tính giá trị MFFB như sau:

MFFB =

Dựa vào giá trị MFFB, người ta chia phô mai thành 5 loại :

Loại sản phẩm Phô mai đặc trưng Giá trị MFFB (%)

Phô mai rất cứng (Extra hard) Parmesan, Grana < 41

Phô mai bán cứng (Semi-hard) Gouda, Tilsiter 54 – 63

Phô mai bán mềm (Semi-soft) Fontina, Havarti 61 – 69

1.3.2 Phân loại dựa trên hàm lượng béo

Lượng chất béo trong phô mai thường được biểu diễn thông qua tỉ lệ phần trăm giữa

lượng chất béo và tổng khối lượng phô mai đã trừ hàm lượng béo, được kí hiệu là FDB (Fat

on Dry Basis)

Công thức tính giá trị FDB như sau:

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Dựa vào giá trị FDB, người ta chia phô mai thành 5 loại:

Phô mai có hàm lượng béo thấp (Low fat) 10 – 25

Phô mai có hàm lượng béo trung bình (Medium fat) 25 – 45

Phô mai có hàm lượng béo cao (Full fat) 45 – 60

Phô mai có hàm lượng béo rất cao (High fat) >60

1.3.3 Phân loại dựa trên sự có mặt của quá trình chín sinh hoá

Loại sản phẩm Phô mai đặc trưng Đặc điểm

Phô mai có vi khuẩn làm chín từ

bên ngoài khối phô mai

Cheddar, Parmesan - - Hệ VSV tham gia trong quá

 Bên trong khối phô mai

Phô mai có vi khuẩn làm chín từ

bên trong khối phô mai Limburger, Liederkranz

Phô mai có nấm mốc làm chín

từ bên ngoài khối phô mai

Stilton, Saga Bleu

Phô mai có nấm mốc làm chín

từ bên trong khối phô mai

St André, Explorateur

1.3.4 Phân loại dựa trên lớp vỏ ngoài của phô mai

Loại sản phẩm Phô mai đặc trưng Đặc điểm

Phô mai có vỏ ngoài cứng

(Hard/Leather/Waxed Rind)

Raclette, Gruyère,

Gouda

Thường có dạng bánh lớn, có thời gian ủ chín lâu và được nén để loại gần hết lượng ẩm

bên trong

Phô mai có vỏ ngoài mịn và có

lớp phấn bao phủ, luôn luôn

và màu sắc phô mai sẽ thay đổi

theo thời gian

Phô mai có vỏ ngoài được rửa

sạch (Saltwater Washed Rind)

Muenster, Feta Đây là loại phô mai được

ngâm trong dung dịch nước muối và sau đó được rửa sạch Phô mai mà vỏ ngoài có vân xanh

(Blue Cheeses)

Stilton, Roquefort, Gorgonzola

Vỏ ngoài có vân màu xanh dương hoặc xanh lá Đây là loại phô mai được ủ chín do tác động của mốc xanh

Phô mai không có vỏ ngoài

(Fresh Cheese)

fromage frais,

Demi-sel, Ricotta, fresh goat cheese, Mascarpone

Đây là loại phô mai không có

vỏ ngoài, có hàm lượng nước cao và không qua quá trình ủ chín

1.3.5 Phân loại dựa vào cấu trúc của phô mai

Loại sản phẩm Phô mai đặc trưng Đặc điểm

Lỗ trống dạng hạt nhỏ (granular) Tilsiter Bên trong khối phô mai có các

lỗ trống kích thước nhỏ do không khí lọt vào giữa các hạt phô mai trong quá trình đổ

Cheddar Cấu trúc khối phô mai chặt,

không có lỗ trống hoặc xuất

hiện một ít lỗ trống dạng vệt

1.3.6 Phân loại dựa vào cách chế biến

Cách chế biến Phô mai đặc trưng Đặc điểm

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Theo kiểu Cheddar

(Cheddar-Style)

Cheddar, Colby, Monterey Jack, Gouda

Các loại phô mai này thường có màu vàng hoặc trắng, cấu trúc cứng, có thể dễ dàng bẻ vụn, dễ nấu chảy

Theo kiểu Thuỵ Sỹ (Swiss-Style) Swiss, Jarlsburg,

Gruyère, Emmenthal

Các loại phô mai này có màu trắng hoặc kem, mùi thơm nồng, cấu trúc cứng và dễ bẻ vụn

Theo kiểu Parmesan

(Parmesan-Style)

Parmigiano Reggiano, Pecorino, Romano, Asiago

Là các loại phô mai từ cứng đến rất cứng, dễ mài (hay nạo)

và có vị hạt phỉ

Theo kiểu phô mai xanh (Bleu

Cheese-Style)

Gorgonzola, Stilton, Bleu d'Avergne, Roquefort

Rất dễ vỡ vụn, có vị từ dịu đến gắt

Theo kiểu Ricotta (Ricotta-Style) Ricotta, Cottage

cheeses

Là loại phô mai mềm, có hàm lượng nước rất cao, vị rất dịu Theo kiểu Cream Cheese (Cream

Là loại phô mai mềm , cấu trúc đôi khi quánh đặc và có thể kéo sợi, thường dùng trong chế biến pizza hoặc nachos

1.3.7 Các loại phô mai thuộc nhóm Pasta Filata

Những loại phô mai thuộc nhóm này được phân loại dựa trên quy trình sản xuất trong chính nhà máy sản xuất ra chúng Trong quá trình sản xuất, khối sữa đông được nhúng vào nước nóng và sau đó được kéo căng ra hoặc nhào trộn cho đến khi chúng đạt được độ đồng nhất và cấu trúc thích hợp

Hai loại phô mai phổ biến nhất thuộc nhóm này là Mozzarella và Provolone

1.3.8 Phô mai nấu chảy

Ngoài các phương pháp phân loại trên, còn một loại phô mai đặc biệt khác được gọi là

phô mai nấu chảy (processed cheese trong tiếng Anh và fromage fondu trong tiếng Pháp),

được sản xuất từ một số loại phô mai khác và thêm các thành phần khác

- Phô mai cứng: 22 – 30%

- Phô mai bán mềm và phô mai vân xanh: 18 – 21%

- Phô mai tươi: 7 – 15%

Protein cần thiết cho cơ thể con người vì nó giúp tái tạo các mô và tăng cường các kháng thể

1.4.1.2 Chất béo sữa

Chất béo là một yếu tố quan trọng trong việc hình thành cấu trúc, hương vị và các tính chất đặc trưng cho phô mai Nó cũng giúp kéo dài thời gian bảo quản của phô mai Phô mai chứa các chất béo no bão hoà nhưng không làm tăng hàm lượng cholesterol

Tuỳ thuộc vào từng loại khác nhau mà hàm lượng béo trong phô mai cũng thay đổi khác nhau

Chất béo có nhiều chức năng khác nhau trong cơ thể người, là nguồn năng lượng cho các hoạt động trí lực và thể chất Nó cũng là dung môi hoà tan các vitamin tan trong dầu như A,

D, E, K Các acid béo như Omega-3 và Omega-6 cần thiết cho hệ tim mạch, hệ miễn dịch và

hệ thần kinh

1.4.1.3 Calcium và Phosphor

Chất khoáng có hàm lượng lớn nhất được tìm thấy trong cơ thể người chính là Calcium

Cả Calcium và Phospho đều có vai trò quan trọng là giúp cho sự phát triển khoẻ mạnh của răng và xương (ở trẻ em và trẻ vị thành niên), giúp điều hoà nhịp tim (ở người trưởng thành) Phô mai chính là nguồn Calcium tốt nhất trong tất cả các loại thực phẩm Trong phô mai, Calcium sẽ liên kết với protein để tạo cấu trúc (cứng hoặc mềm) cho phô mai Phô mai cứng

sẽ có nhiều Calcium hơn phô mai mềm

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

100g phô mai mềm có thể cung cấp từ 30 – 40% nhu cầu calcium hàng ngày và từ 12 – 20% nhu cầu phosphor hàng ngày 100g phô mai cứng có thể cung cấp tất cả nhu cầu calcium hàng ngày và 40 – 50% nhu cầu phosphor hàng ngày

Bảng 2.1 Hàm lượng calcium và chất béo trong một số loại phô mai phổ biến

(Kcal) Lipids (g)

Calcium (mf)

Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng của phô mai Camembert

Tính trên 246 g phô mai Camembert

Năng lượng - cal

Protein và các Amino acid

1.4.2 Lợi ích đối với sức khoẻ

Do chứa nguồn calcium nhiều, bên cạnh đó trong phô mai cũng có vitamin D giúp cơ thể hấp thu calcium dễ hơn, vì vậy phô mai giúp làm chắc răng và xương, ngăn ngừa bệnh loãng xương Có vài nghiên cứu cho rằng phô mai có thể ngăn ngừa bệnh sâu răng vì nó giúp bảo quản chất men răng, chống các loại vi khuẩn trong đồ ăn, tăng cường sự trao đổi chất của tuyến nước bọt, khiến cho các chất đường và acid trong miệng được tẩy đi nhanh chóng

1.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ phô mai

1.5.1 Trên thế giới

Trên thế giới hiện nay, phô mai đã là một thực phẩm mang tính chính yếu Theo FAO (Food and Agricultural Organization) – Tổ chức Lương Nông thế giới thì trên 18 triệu tấn phô mai đã được sản xuất (2004), điều này tương đượng với việc mỗi người trên trái đất sẽ tiêu thụ bình quân 3kg/năm

Sau đây là một vài bảng số liệu:

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Bảng 2.3 10 nước sản xuất phô mai lớn nhất thế giới

10 nước sản xuất lớn nhất (x 1000tấn)

Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/Cheese

Nước sản xuất lớn nhất là Mỹ, chiếm 30% tổng sản lượng của thế giới Tiếp đến là Đức và Pháp

Bảng 2.4 10 nước xuất khẩu phô mai lớn nhất thế giới

10 nước xuất khẩu lớn nhất (tấn) – năm 2004

Bảng 2.5 8 nước tiêu thụ phô mai lớn nhất thế giới

8 nước tiêu thụ phô mai lớn nhất (kg/người/năm) – năm 2003

1.5.2 Tại Việt Nam

Chưa có số liệu thống kê về mức tiêu thụ phô mai tại Việt Nam Sản phẩm phô mai đã được nhập khẩu vào Việt Nam từ vài chục năm trước đây Hiện nay, một số công ty chế biến sữa trong nước đã bắt đầu sản xuất vài loại phô mai đơn giản Điển hình là sản phẩm phô mai Vinamilk của công ty Cổ phần sữa Việt Nam (Vinamilk)

2 Tổng quan về nguyên liệu

2.1 Sữa

2.1.1 Sơ lược về thành phần hóa học của sữa

Từ thời tiền sử, sữa đã là một trong những thực phẩm chính yếu cho loài người Điều này không có gì ngạc nhiên, vì sữa có giá trị dinh dưỡng rất cao Sau đây là một vài chi tiết về thành phần hóa học của sữa:

- Nước chiếm 87.3% (giá trị có thể dao động trong khoảng 85.5% - 88.7%)

- Chất béo sữa chiếm 3.9% (giá trị có thể dao động trong khoảng 2.4% - 5.5%)

- Chất rắn khác (không phải chất béo) chiếm 8.8% (giá trị có thể dao động trong khoảng 7.9% - 10.0%), trong đó bao gồm:

 Protein: 3.25% (trong đó casein chiếm ¾ hàm lượng)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Chất béo sữa là một thành phần quan trọng trong sữa Có tới 98 - 99% chất béo của sữa là các triglyceride, còn lại là các diglyceride, monoglyceride, các acid béo, sterol, carotenoid, vitamin tan trong dầu và một số chất khác Các acid béo chính được tìm thấy trong sữa là:

Trên 95% chất béo sữa tồn tại ở dạng hình cầu gọi là cầu béo (fat globule) Mỗi cầu béo

có đường kính từ 0.1 – 15 (m) và được bao bọc bởi một lớp màng mỏng có bề dày từ 8 – 10

nm Thành phần của lớp màng này bao gồm phospholipid, lipoprotein, cerebroside, protein, acid nucleic, enzyme, nguyên tố vi lượng và nước Trong 1ml sữa có từ 3000 – 4000 triệu cầu béo Cầu béo không những là phân tử lớn nhất trong sữa mà còn nhẹ nhất, đó là lý do chúng

có xu hướng kết lại và nổi lên bề mặt sữa trong thời gian bảo quản, tạo thành lớp váng sữa

(cream) Khi sữa được bảo quản lạnh, tốc độ tạo thành lớp váng này nhanh hơn bình thường,

chỉ trong vòng từ 20 – 30 phút Người ta sẽ dùng phương pháp đồng hóa sữa

(Homogenization) để tránh hiện tượng này bằng cách chia nhỏ đường kính các cầu béo và

giúp cho chúng phân bố đều trong sữa

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Hình 2.1 Cấu trúc của sữa.

2.1.1.2 Protein

Protein trong sữa được chia làm hai phần chính là casein (76%) và whey protein (18%),

ngoài ra còn có các nitrogen phi protein (non-protein nitrogen – NPN) (6%)

Sự phân bố của protein trong sữa được ghi rõ ở bảng sau:

Bảng 2.6 Hàm lượng các protein trong sữa

Gram/ Lít % trên tổng protein

Hàm lượng casein chiếm 80% trên tổng lượng protein trong sữa Chúng có 4 dạng chủ yếu

là alpha(s1) và alpha(s2)-caseins, ß -casein, và kappa-casein Ngoài ra còn có gamma-casein

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

(đây là sản phẩm thủy phân ß –casein bởi plamine từ trong máu động vật Hầu hết các casein trong sữa tồn tại ở dạng gọi là micelle Mỗi micelle có đường kính khoảng 140 nm, chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng

Mỗi micelle do khoảng 400 – 500 submicelle hợp thành Mỗi submicelle có dạng hình cầu, chứa từ 10 -100 phân tử casein và được sắp xếp sao cho các đầu kị nước được gấp vào phía trong còn các nhóm háo nước thì phủ ở bề mặt Có hai loại submicelle: có và không có kappa-casein Micelle càng chứa nhiều -casein thì kích thước càng bé và càng bền Trong sản xuất phô mai, dưới tác dụng của enzyme chymosine trên -casein thì vỏ bao háo nước bị phá hủy, các ion calcium sẽ tiếp cận với -caseins, ß –casein và kết dính chúng lại với nhau

Proteose peptone: bao gồm những phân đoạn protein khác nhau Chúng là sản phẩm thủy

phân từ ß –casein bởi plasmine

b Major Whey Protein:

ß-LACTOGLOBULIN (ß-LG): chiếm khoảng 50% trên tổng lượng whey protein trong

sữa Là protein có dạng hình cầu Vai trò của ß-LG vẫn chưa được biết rõ, có thể đó là một acid béo Thông thường nó được tìm thấy trong sữa của những loài có sữa non chứa nhiều globulin miễn dịch Tuy nhiên, sự liên hệ giữa ß-LG và globulin miễn dịch vẫn chưa được xác định rõ

α-LACTALBUMIN (α-LA): chiếm khoảng 25% trên tổng lượng whey protein trong sữa

Cũng là protein có dạng hình cầu Cấu trúc của nó gần giống với lysozyme Trong mỗi phân

tử của nó có chứa một nguyên tử calcium Đặc biệt, α-LA là một protein có giá trị dinh dưỡng rất cao vì thành phần amino acid của nó rất cân đối

c Minor Whey Protein:

SERUM ALBUMIN (SA) : Là một protein có phân tử lượng rất lớn và không được tổng

hợp trong tuyến sữa SA có nguồn gốc từ máu Vai trò của nó trong sữa không được biết đến,

vì vậy nó không được coi là một protein đặc trưng cho sữa SA rất mẫn cảm với nhiệt độ

IMMUNOGLOBULINS (Ig): hay còn gọi là các globulin miễn dịch, bao gồm IgG1,

IgG2, IgA, IgM Hàm lượng của các globulin miễn dịch cao nhất là trong sữa non Trong số các Immunoglobulins thì IgG được tìm thấy với hàm lượng cao nhất, có thể lên đến 80% tổng khối lượng các protein hòa tan trong sữa

 Lipo protein lipase: đây là enzyme quan trọng nhất trong sữa, thủy phân chất béo

thành glycerol và các acid béo Enzyme này có giá trị pH tối ưu là 8.9 Hàm lượng Lipo protein lipase trong sữa khoảng 1 – 2 mg/l, nó chỉ xúc tác thủy phân liên kết esther trong cơ chất triglyceride ở dạng nhũ tương tại bề mặt tiếp xúc pha giữa chất béo và nước Nó được tìm thấy chủ yếu ở plasma trong mối liên kết với các micelle của casein

 Plasmine: là một enzyme phân giải protein Plasmine phân giải cả ß -casein và

alpha(s2)-casein Enzyme này rất bền nhiệt Trong các sản phẩm sữa thanh trùng và tiệt trùng UHT, nó chính là nguyên nhân gây ra vị đắng trong sữa Tuy nhiên, nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình ủ chín và làm tăng thêm hương vị cho một vài loại

phô mai, chẳng hạn như phô mai Thụy Sỹ (Swiss cheese)

 Alkaline phosphatase: enzyme này xúc tác phản ứng thủy phân liên kết esther giữa

acid phosphoric và glycerine Alkaline phosphatase có pH tối thích là 9.8 Nó bị vô hoạt sau quá trình thanh trùng, tuy nhiên nó có tính chất rất đặc trưng là khả năng tái hoạt hóa Sau quá trình thanh trùng, nếu ta kiểm tra mẫu sữa ngay thì sẽ không phát hiện hoạt tính của Alkaline phosphatase Nhưng sau một thời gian bảo quản, trong sữa

sẽ xuất hiện trở lại hoạt tính enzyme này Hiện tượng này cho đến nay vẫn chưa tìm được lời giải thích rõ ràng

Ngoài ra, trong sữa bò còn có một số loại enzyme khác thuộc các nhóm như reductase, Transferase, Lyase và Isomerase

Oxydo-2.1.1.3 Đường lactose

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Đường lactose chiếm tỉ lệ lớn nhất trong glucid của sữa Nó tồn tại ở hai dạng: tự do và liên kết với các protein và glucid khác Ngoài ra, nó còn tồn tại ở hai dạng là  và  Một trong những chức năng quan trọng của lactose là nó được sử dụng như một cơ chất của quá trình lên men Lactose có thể lên men dưới tác động của vi khuẩn lactic và tạo thành các sản phẩm khác nhau

Hình 2.2 Cấu tạo của lactose.

2.1.1.4 Các vitamin

Các vitamin trong sữa bao gồm cả vitamin tan trong dầu như A, D, E, K và cả vitamin tan trong nước Sữa là một loại thực phẩm quan trọng trong vai trò cung cấp vitamin A Vì vậy đối với những sản phẩm sữa đã được tách béo – điều này cũng có nghĩa mất luôn cả phần lớn lượng vitamin A, thì người ta sẽ phải bổ sung thêm vitamin A vào sản phẩm cuối cùng

Bảng sau là bảng hàm lượng vitamin có trong sữa tươi

Bảng 2.7 Hàm lượng vitamin trong sữa

Vitamin Hàm lượng trong 1 lít

 Các muối Ca, Mg, citrate, và phosphate có khả năng khuếch tán

Bảng 2.8 Hàm lượng chất khoáng trong sữa

Chất khoáng Hàm lượng trong 1 lít

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Người ta sử dụng rất nhiều loại sữa khác nhau trong sản xuất phô mai, có thể là sữa bò, sữa dê, sữa cừu, sữa trâu dưới dạng sữa nguyên kem, sữa đã tách một phần chất béo hay sữa gầy

Sự khác nhau về thành phần hóa học cũng như giá trị dinh dưỡng giữa sữa của các loại động vật khác nhau sẽ được đề cập rõ hơn trong bảng 2.9 Dưới đây là sự khác nhau giữa các loại sữa được tách béo hoặc chưa tách béo

2.1.2.1 Sữa nguyên kem (Whole milk)

Có ba dạng sữa nguyên kem:

 Sữa nguyên kem tự nhiên (Natural whole milk): là loại sữa không cho thêm chất béo

và cũng không loại đi chất béo

 Sữa nguyên kem đã tiêu chuẩn hóa (Whole standardised milk): sữa đã được tiêu chuẩn

để có hàm lượng béo là 3.5%

 Sữa nguyên kem đã qua đồng hóa (Whole homogenised milk): sữa được đồng hóa để chia nhỏ kích thước các cầu béo, hạn chế sự tách lớp sữa tạo thành váng (cream) trong quá trình bảo quản

2.1.2.2 Sữa tách béo một phần (semi skimmed milk)

Đây là loại sữa có hàm lượng béo là 1.7%

2.1.2.3 Sữa gầy (skimmed milk)

Đây là loại sữa có hàm lượng béo từ 0.1 – 0.3% Trong sữa gầy, hàm lượng calcium cao hơn trong sữa nguyên kem chút đỉnh nhưng hàm lượng các vitamin tan trong dầu, đặc biệt là vitamin A, rất thấp Về cảm quan, sữa gầy không có vị béo rõ rệt như các loại sữa khác

*Sữa 1% chất béo

Theo quy định của Châu Âu, họ sẽ phân loại sữa dựa trên hàm lượng béo: sữa gầy, sữa tách béo một phần hay sữa nguyên kem Tuy nhiên, kể từ ngày 1.1.2008, có một quy định rằng bất kể loại sữa nào có hàm lượng béo khác với hàm lượng béo của ba loại kể trên sẽ phải ghi rõ trên bao bì “… % chất béo” Tức là những loại sữa này sẽ không nằm trong ba loại trên

Sữa 1% chất béo ra đời, đáp ứng nhu cầu cho những người thích vị ngậy của sữa nhưng lại muốn lượng chất béo trong sữa phải thấp

béo)

Sữa Reduce

d Fat (2%

béo)

Sữa Low Fat (1%

béo)

Sữa gầy

Sữa dê Sữa

cừu

Sữa trâu

2.1.3 Hệ Vi sinh vật (VSV) trong sữa và các chỉ tiêu

Trong sản xuất phô mai, yêu cầu về các chỉ tiêu chất lượng sữa rất nghiêm ngặt Sữa phải được thu nhận từ những động vật khỏe mạnh, không chứa kháng sinh và bacteriophage Ngoài ra, sữa cũng không bị nhiễm bẩn các chất tẩy rửa, chất sát trùng từ các dụng cụ chứa và

hệ thống đường ống vận chuyển sữa

Các nhà sản xuất thường quan tâm đến chỉ tiêu vi sinh của sữa, đặc biệt là nhóm vi khuẩn

sinh bào tử (giống Clostridium) và nhóm VSV ưa lạnh (Pseudomonas)

2.1.3.1 Nhóm vi khuẩn sinh bào tử

Điển hình là giống Clostridium Đây là nhóm vi khuẩn được tìm thấy trong đất, trên thực vật, trong phân nên chúng dễ bị nhiễm vào sữa Clostridium là vi khuẩn Gram (+), thuộc

nhóm kị khí bắt buộc, có khả năng sinh bào tử Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của loại vi khuẩn này là ở 37o

C

Vi khuẩn Clostridium chuyển hóa đường trong sữa thành nhiều sản phẩm khác nhau như

acid butyric, butanol, ethanol, aceton, CO2, H2 làm thay đổi thành phần hóa học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản Trong giai đoạn ủ chín phô mai, vi khuẩn

Clostridium lên men chuyển hóa aid lactic thành acid butyric và H2 tạo mùi khó chịu và gây

hư hỏng cấu trúc sản phẩm

Các bào tử Clostridium khá bền với nhiệt độ Ví dụ như Clostridium sporogens có giá trị

D115 oC = 3.2 phút và D121 oC = 1.2 phút (trong đó D là thời gian tiệt trùng cần thiết ở một

nhiệt độ xác định để tổng tế bào Clostridium trong sữa giảm đi 10 lần) Như vậy quá trình thanh trùng sữa không thể tiêu diệt hoàn toàn các bào tử Clostridium chịu nhiệt Lúc đó, ta

phải dùng các phương pháp khác như vi lọc, ly tâm, sử dụng chất kháng khuẩn để loại bỏ

hoặc ức chế Clostridium

2.1.3.2 Nhóm VSV ưa lạnh

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Nhóm VSV này thường có dạng hình cầu hoặc hình que, thuộc nhóm hiếu khí lẫn kị khí Trong tự nhiên, nhóm vi khuẩn này thường tìm thấy trong nước hoặc thức ăn gia súc Đặc biệt

cần chú ý đến loài Pseudomonas fluorescens Các enzyme protease và lipase được sinh tổng

hợp bởi loài vi khuẩn này rất bền nhiệt Chúng là nguyên nhân chính gây nên quá trình phân giải protein và lipid, nhanh chóng làm hư hỏng chất lượng sữa

Bảng 2.10 Một số chỉ tiêu vi sinh của sữa

Sữa đã thanh trùng Tổng vi khuẩn Không quá 100.000/ml cho từng

nơi cung cấp (1)

Đếm tế bào sinh dưỡng Không quá 750.000/ml cho từng

nơi cung cấp Thuốc kháng sinh Không có kết quả dương tính cho

dư lượng thuốc sót lại Sữa đã thanh trùng

loại A

Đếm tế bào sinh dưỡng Không quá 750.000/ml Thuốc kháng sinh Không có kết quả dương tính cho

dư lượng thuốc sót lại (1) Sữa do từng nơi cung cấp nghĩa là sữa này do từng trang trại cung cấp và không qua trạm trung chuyển

Nguồn: http://www.milkfacts.info

2.2 Tác nhân đông tụ sữa

Một trong những quá trình quan trọng nhất trong quy trình công nghệ sản xuất phô mai là quá trình đông tụ casein Đông tụ casein trong sữa là quá trình chuyển casein từ trạng thái keo sang khối đông với cấu trúc gel Để tiến hành đông tụ casein trong sữa, người ta thường sử dụng hai phương pháp sau: chỉnh giá trị pH sữa về điểm đẳng điện của casein và sử dụng

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

enzyme đông tụ sữa Enzyme đông tụ sữa được sử dụng phổ biến nhất là rennet (chymosin) Ngoài ra, người ta còn có thể sử dụng rennet kết hợp với một số chế phẩm protease có nguồn

gốc từ VSV và thực vật

Bảng sau giới thiệu một số enzyme đông tụ sữa phổ biến

Bảng 2.11 Một số enzyme đông tụ sữa sử dụng trong sản xuất phô mai

Động vật

gastriscin

Thực vật Cây hoa kế (Cynara

2.2.1 Định nghĩa và nguồn gốc của rennet

Rennet là một phức hợp các enzyme có trong ngăn thứ tư dạ dày bê Enzyme hoạt động

của rennet được gọi là rennin hoặc chymosin Ngoài ra, trong rennet còn chứa pepsin và

gastriscin Thông thường, hàm lượng chymosin sẽ chiếm từ 80 – 90% và pepsin chỉ khoảng

10 – 20% Khi bê trưởng thành, tỉ lệ này sẽ bị thay đổi Lúc đó, hàm lượng pepsin sẽ tăng đến

80 – 90%

Tuy nhiên, do lấy từ ngăn thứ tư của dạ dày bê nên nguồn rennet này rất hạn chế Chính vì vậy ngay từ thời La Mã, những người làm phô mai đã tìm ra các chất khác để thay thế rennet Ngoài rennet, có rất nhiều loại enzyme khác cũng có tác dụng đông tụ sữa nhưng được chiết tách từ thực vật, nấm,VSV và cả VSV chuyển hóa gen

2.2.2 Các chất thay thế rennet động vật

2.2.2.1 Rennet thực vật

Từ thời xưa, người Hy Lạp đã sử dụng chất chiết xuất từ vỏ cây sung (fig) để làm đông tụ sữa Bên cạnh đó, họ còn sử dụng một số cây khác như cây tầm ma (nettles), cây kế (thistles), cây cẩm quỳ (mallow) và cây thường xuân (Ground Ivy) Enzyme được chiết xuất từ cây kế hay còn gọi là cynara ngày nay vẫn được sử dụng trong một số sản phẩm phô mai truyền

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

thống của vùng Địa Trung Hải Tuy nhiên, hiện nay, người ta không sản xuất ở quy mô lớn và thương mại hóa chế phẩm enzyme này mà chúng chỉ được sản xuất thủ công và sử dụng tại một số địa phương

2.2.2.2 Rennet VSV

Một số loại nấm mốc như Rhizomucor miehei cũng có khả năng sản xuất ra enzyme

proteolytic Những loại nấm mốc này được sản xuất trong bồn lên men để có độ tinh khiết cao

và tránh nhiễm các loại mốc khác Hương vị của các loại phô mai được đông tụ từ rennet VSV có xu hướng đắng hơn, đặc biệt là khi qua quá trình ủ chín kéo dài

2.2.2.3 Rennet biến đổi gen

Gần đây, sự phát triển của kĩ thuật gen đã cho phép các nhà khoa học có thể chuyển gen chymosin từ bê vào một số loại vi khuẩn, nấm mốc hoặc nấm men Khi nuôi cấy các VSV này, chúng có thể sinh tổng hợp enzyme đông tụ sữa có cấu trúc hoàn toàn giống với cấu trúc chymosin được tách từ bê Chymosin được sản xuất từ VSV biến đổi gen là loại enzyme nhân

tạo đầu tiên được cho phép sử dụng bởi tổ chức U.S Food and Drug Administration Vào năm

1999, đã có khoảng 60% lượng phô mai cứng của Mỹ được đông tụ bằng loại chymosin này Đến năm 2008, xấp xỉ 80 – 90 % lượng phô mai thương mại ở Anh và Mỹ được sản xuất có

dùng rennet chiết tách từ VSV biến đổi gen (GMO-based rennet) Ngày nay, GMO-based

rennet được dùng rộng rãi trên toàn thế giới là sản xuất từ nấm Arpergillus niger

Cần lưu ý là chymosin trong dạ dày bê tồn tại dưới hai dạng là A và B, tuy nhiên chymosin nhân tạo chỉ chứa một trong hai loại trên

Một hỗn hợp gồm chymosin nhân tạo và pepsin tự nhiên sẽ cho ra hoạt tính tương tự như rennet từ dạ dày bê

2.2.3 Cơ chế của quá trình đông tụ sữa

Như đã trình bày ở phần Casein (xem mục 2.1.1.2.a), casein trong sữa có 4 dạng chủ yếu

là alpha(s1) và alpha(s2)-caseins, ß -casein, và kappa-casein Trong đó, -casein đóng vai trò quan trọng trong quá trình đông tụ -casein được chia thành hai phần Phần đầu từ acid amino số 1 đến 105 là đầu ưa béo được liên kết với các phân tử (s)-caseins và -casein Đầu này luôn hướng về phía tâm micelle Phần thứ hai được tính từ acid amino số 106 đến 169 là đầu ưa nước luôn hướng ra vùng biên micelle Khi cho enzyme đông tụ sữa là rennet vào thì

chymosin sẽ xúc tác thủy phân liên kết peptide tại vị trí giữa acid amino số 105 (Phe) và acid

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

amino số 106 (Met) trong phân tử -casein sinh ra para-kappa-casein và macropeptides (hay còn gọi là glycomacropeptides hoặc caseinomacropeptides) Macropeptides khuếch tán vào pha nước, còn para-kappa-casein vẫn được giữ lại trên các gốc micelle và làm cho micelle dễ tập hợp lại với nhau, chuẩn bị tạo thành khối đông Đây là giai đoạn đầu của quá trình đông

tụ

Đến giai đoạn hai, các micelle sau khi bị mất macropeptides trong phân tử -casein bắt đầu liên kết lại với nhau Đó là do hiện tượng giảm điện tích bề mặt của micelle (từ -20 xuống

còn -10mV), từ đó lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle cũng bị giảm Micelle lúc này chỉ chứa

các phân đoạn para-kappa-casein nên dễ dàng liên kết với nhau hơn Khi khoảng 85% casein bị thủy phân, dưới sự có mặt của Ca2+ và ở nhiệt độ 20oC thì các khối đông được tạo thành do độ bền keo của micelle giảm dần

-Hình 2.3 Các giai đoạn trong quá trình đông tụ sữa.

2.3 Các chủng VSV

2.3.1 VSV nhóm lactic

Các chủng VSV (còn gọi là starter cultures) trong sản xuất phô mai rất đa dạng, có thể là

vi khuẩn, nấm men, nấm mốc hoặc có thể là tổ hợp nhiều loài VSV khác nhau Nhưng được

sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất phô mai là các chủng vi khuẩn lactic Chúng có chức

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

năng tạo ra acid lactic trong quá trình lên men góp phần gây đông tụ casein trong sữa và tạo

độ chua trong khối đông Ngoài ra, sự chuyển hóa của các vi khuẩn này cũng tạo nên hương

vị cho phô mai và góp phần ngăn ngừa các VSV gây bệnh và gây hư hỏng sản phẩm Các

chủng vi khuẩn lactic thường dùng bao gồm Lactococcus lactis subsp lactis hoặc cremoris,

Streptococcus salivarius subsp thermophilus, Lactobacillus delbruckii subsp bulgaricus, và Lactobacillus helveticus Nhìn chung, chúng chia thành hai nhóm:

- Nhóm ưa ấm (Topt = 20 – 35oC) được sử dụng để sản xuất các loại phô mai như Cheddar và Gouda

- Nhóm ưa nhiệt (Topt = 37 – 45oC) được sử dụng để làm một số loại phô mai như Emmenthal và Feta

Ngoài vi khuẩn lactic, còn có một số loại vi khuẩn khác được thêm vào để làm tăng hương

vị và tạo cấu trúc cho sản phẩm, như chủng Lactobacillus casei và Lactobacillus plantarum (tạo mùi vị cho phô mai Cheddar), hoặc chủng Propionibacterium freudenreichii để tạo các lỗ

trống trong cấu trúc của các loại phô mai Thụy Sỹ như Gruyère, Emmenthal Chủng này lên men đường hoặc chuyển hóa acid lactic thành acid propionic, CO2 và một số sản phẩm khác Một số loài khác dùng để tạo vỏ ngoài cho phô mai và sau đó sẽ được rửa đi khi phô mai đã

định hình, chẳng hạn như chủng Brevibacterium linens trong sản xuất phô mai Gruyère, Brick

và Limburger

Nấm mốc và nấm men cũng được dùng để tạo màu sắc và mùi vị cho phô mai Ví dụ như

nấm men Torula được dùng để tạo vỏ trong quá trình ủ chín một số loại phô mai như Brick và Limburger Còn nấm mốc có chủng Penicillium camemberti trong sản xuất phô mai Camembert và Brie, và Penicillium roqueforti trong sản xuất phô mai xanh

2.3.2 Giới thiệu hạt Kefir

2.3.2.1 Nguồn gốc hạt Kefir

Chữ Kefir bắt nguồn từ tiếng Thổ Nhĩ Kỳ “Keyif”, chữ này trong tiếng Thổ dùng để miêu

tả một hương vị tuyệt vời

Sữa lên men từ hạt Kefir có nguồn gốc từ vùng núi Caucasus và đã xuất hiện trên 2000 năm nay Nó được xem là loại thức uống lên men từ sữa có tuổi đời lâu nhất trên thế giới Truyền thuyết kể lại rằng, hạt Kefir là món quà mà Thượng Đế đã ban tặng cho những người mang dòng máu “Chính thống” thông qua nhà tiên tri Mohammed Tuy nhiên, Mohammed đã

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

nghiêm cấm họ chia sẻ bí mật này cho những người khác, vì nếu làm như vậy thì chính họ sẽ đánh mất sức mạnh thần thánh của mình Truyền thuyết này giải thích vì sao hạt Kefir và sữa lên men từ Kefir bị bao phủ bởi sự bí ẩn trong cả một khoảng thời gian dài

Hạt Kefir chỉ vừa mới được biết tới ở ngoài vùng núi Caucasus mãi sau này, mặc dù nhà thám hiểm Marco Polo đã nhắc tới nó trong những tài liệu về chuyến thám hiểm của ông Đến những năm đầu của thế kỷ 20, hạt Kefir mới được sản xuất với số lượng nhỏ ở Moscow Hiện nay, thức uống lên men từ Kefir bắt đầu trở nên phổ biến ở Nga, vùng Tây Nam Châu Á, vùng Bắc Âu và thời gian gần đây là ở Mỹ

Có hai loại Kefir: một loại được gọi là water-kefir, lên men trong môi trường nước trái cây có đường; loại kia là milk-kefir, lên men trong môi trường sữa

2.3.2.2 Thành phần hóa học của Kefir

a Hình thái của hạt Kefir

Hạt Kefir có kích thước đường kính thay đổi từ 0.3 đến 2.0 cm hoặc lớn hơn Hạt Kefir to nhỏ khác nhau, có màu sắc và hình dạng gần giống như hoa súp lơ (cauliflower) Hạt Kefir có tính co giãn, mềm dẻo, màu trắng ngà và có mùi thơm đặc trưng Khi cho hạt Kefir vào sữa, chúng sẽ phát triển thành những hạt mới Điểm đặc biệt là hệ vi sinh vật có mặt trong hạt Kefir có thể giữ được hoạt tính trong nhiều năm nếu được bảo quản trong điều kiện tốt

Những hạt Kefir được tạo thành từ một khối các tế bào vi sinh vật và metabo-lites của chúng; protein sữa đông tụ và carbohydrate Những chất trên kết lại với nhau, tạo thành khối,

và khối sau cùng này được bao lại bởi rất nhiều hợp chất nhầy khác nhau, trong đó chủ yếu là polysaccharide hay vẫn thường được gọi là Kefiran Khi tính theo trọng lượng khô, hạt Kefir gồm có khoảng 13% là protein, 24% polysaccharide, rất nhiều các mảnh tế bào, và một số

hợp chất không biết tên (theo Hallé và cộng sự, 1994)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Hình 2.4 Hạt Kefir

b Hệ vi sinh vật có trong hạt Kefir

Hạt Kefir có một hệ VSV hết sức phức tạp, trong đó hỗn hợp vi khuẩn lactic chiếm khoảng 83 – 90%, nấm men chiếm khoảng 10 – 17%, ngoài ra còn có một phần nhỏ vi khuẩn acetic và nấm mốc Theo Polish Standards (Anon., 2002), hệ VSV quan sát được trong hạt Kefir bao gồm 80% lactobaccilli, 12% nấm men và 8% lactococci

Các chủng VSV phân lập được từ hạt Kefir sẽ trình bày rõ phần Phụ lục A

 Vi khuẩn lactic:

Có thể thấy được sự hiện diện của các chủng sau: Lactococcus spp ( đặc biệt là chủng

Lactococcus lactis subsp lactis), Lactobacillus spp., Streptococcus thermophilus và Leuconostoc spp Những chủng này tạo thành những loài chính của nhóm vi khuẩn lactic

(LAB) có mặt trong hạt Kefir; tuy nhiên, Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus,

Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei subsp pseudoplantarum, Lactobacillus brevis

và Lactobacillus kefir cũng được tìm thấy trong hạt Kefir Theo Rea và cộng sự (1996) thì chủng Lactococcus phân bố trên bề mặt hạt Kefir, trong khi Lactobacilli và nấm men thì hiện

diện sâu bên trong hạt

Có rất nhiều loài nấm men (ví dụ như Kluyveromyces marxianus var lactis,

Saccharomyces cerevisiae, Candida inconspicua and Candida maris) được tìm thấy trong hạt

Kefir và các sản phẩm từ nó Trong đó chủng Kluyveromyces spp ( có khả năng lên men

lactose) chiếm lượng lớn và có mặt thường trực trong hạt Kefir, là tác nhân tạo hương cho sản phẩm ( theo Engel và cộng sự., 1986; Seiler & Kümmerle, 1997)

 Vi khuẩn acetic

Một loài vi sinh vật khác cũng hiện diện trong hạt kefir bao gồm Acetobacter aceti và

Acetobacter rasens

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Mai

Có một loài tồn tại giống như chủng Geotrichum candidum, tuy nhiên có thể đây chỉ là

loài bị nhiễm vào mà thôi Loài này có thể chỉ là một phần của hệ vi sinh vật kefir và không

có ảnh hưởng gì đến chất lượng của sản phẩm

c Chu kỳ phát triển

Trong môi trường sữa, hạt Kefir sẽ phát triển thành những hạt con Những hạt con này lại tiếp tục nhân giống để thành hạt mẹ Chu kỳ phát triển được lặp đi lặp lại với chu trình gần giống nhau (tự nhân giống) Trong một vài trường hợp đặc biệt, có những hạt không thể cho

ra bất cứ hạt con nào trong một thời gian dài, mà thay vào đó, chúng sẽ hình thành nên một khối lớn

Khi cho hạt Kefir vào sữa, chủng Lactococci có xu hướng phát triển nhanh hơn nấm men

và thủy phân lactose để sản xuất acid lactic, cung cấp môi trường thích hợp để nấm men có thể phát triển Thêm vào đó, nấm men sẽ tổng hợp các vitamin nhóm B, thủy phân protein sữa, tổng hợp oxygen để sản xuất ra khí CO2 và alcohol Cũng theo Rea và cộng sự (1996),

sự tổng hợp vitamin B12 được thực hiện bởi vi khuẩn Acetobacter spp sẽ kích thích sự phát

triển của các vi sinh vật khác có mặt trong hạt Kefir

Khi được cho vào sữa tươi, tỷ lệ các loài VSV ở trong hạt Kefir sẽ rất khác so với tỉ lệ này khi ở trong sản phẩm Tỷ lệ các VSV trong sữa lên men từ Kefir (tạm gọi là sữa Kefir) có thể

gồm tới 80% lactococci (gồm Leuconostoc spp.), 10 – 15% nấm men và 5 – 10% lactobacilli,

trong khi ở hạt Kefir có thể chứa 65 – 80% lactobacilli, 10 – 15% nấm men và 5 – 25%

lactococci (gồm Leuconostoc spp.) Sự lên men diễn ra ở nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy sự phát triển

của Lactobacilli, trong khi số lượng Lactococcus và nấm men sẽ bị giảm

Bảng2.12: Sự biến đổi các thành phần từ sữa sau quá trình lên men của Kefir

Chất béo Phụ thuộc vào nguồn sữa ban đầu (bò, dê …) và hàm lượng béo

của sữa được dùng (sữa nguyên kem, sữa tách béo một phần hoặc sữa gầy)

Lactose Tiêu thụ một phần lactose bởi vi khuẩn lactic và nấm men

Lượng Lactose trên 100g sản phẩm sữa Kefir dao động từ 2 – 2.5g

Acid lactic Được hình thành bởi vi khuẩn lactic Trên 100g sản phẩm sữa