Tiểu luận vi sinh Hệ vi sinh vật gây hư hỏng sữa và phương pháp xử lý

LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, sữa là một loại thực phẩm phổ biến trong cuộc sống của loài người.Sữa chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho người như protein, lipit, cácvitamin, các muối k

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sữa là một loại thực phẩm phổ biến trong cuộc sống của loài người.Sữa chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho người như protein, lipit, cácvitamin, các muối khoáng , do đó nó cũng là môi trường dinh dưỡng rất tốt chocác loài vi sinh vật sinh trưởng và phát triển Bên cạnh, hệ vi sinh vật có lợi như vikhuẩn lactic, vi khuẩn sinh hương… thì cũng có hệ vi sinh vật có hại như vi khuẩngây đắng, nấm mốc, nấm men Việc nghiên cứu hệ vi sinh vật gây hư hỏng trongsữa giúp cho chúng ta hạn chế hệ vi sinh này bằng các phương pháp xử lý khácnhau phù hợp với từng loại sản phảm từ sữa

Do đó nhóm của chúng em xin lựa chọn đề tài : “Hệ vi sinh vật gây hư hỏng

sữa và phương pháp xử lý”.

Do thời gian ngắn, nên trong quá trình làm bài không tránh khỏi sai sót, mong

cô thông cảm và góp ý cho chúng em

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hồ Chí Minh, ngày 7 tháng 5 năm 2011

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: THÀNH PHẦN CÁC CHẤT TRONG SỮA

1.1 Nước 3

1.2 Lipid 4

1.3 Protein 4

1.4 Enzym 8

1.5 Glucid 8

1.6.Vitamin 9

1.7 Các chất khoáng 10

1.8.Các chất miễn dịch 10

1.9 Các chất khí 11

CHƯƠNG 2: VI SINH VẬT TRONG SỮA TƯƠI 2.1 Các nguồn nhiễm vi sinh trong nguyên liệu sữa 12

2.2 Ảnh hưởng từ vật nuôi 12

2.3 Môi trương chuồng tại 14

2.4 Thiết bị vắt sữa 15

CHƯƠNG 3 XỬ LÝ NHIỆT SỮA 3.1 Nhiệt độ cao, thời gian ngắn (HTST) 19

3.2 Nhiệt độ thấp, thời gian dài (ESL) 20

3.3 Tiệt trùng sữa 16

CHƯƠNG 4.TIỆT TRÙNG SỮA 4.1.Sữa tiệt trùng UHT 22

4.2.Sữa thanh trùng 23

4.3.Sữa bột 24

4.4.Sữa đặc có đường 25

4.5.Sữa đặc không đường 26

4.6.Kem 27

4.7.Bơ 28

4.8.Pho mai 29

4.9.Sữa chua 30

KẾT LUẬN 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

LỜI NHẬN XÉT 33

CHƯƠNG 1: THÀNH PHẦN CÁC CHẤT TRONG SỮA

Sữa là một dung dịch sinh học, được tạo từ tuyến sữa của động vật Nó chứađầy đủ các chất dinh dưỡng như: enzym, hormon, khoáng, vitamin, các chất cầnthiết cho sự phát triển cho trẻ em, động vật còn non

Thành phần hóa học của sữa gồm: nước, protein, chất béo, gluxit, các chấtkhoáng, vitamin, các chất miễn dịch, các chất khí Đối với các loài động vật khácnhau thì thành phần hoá học của sữa sẽ khác nhau, ngay cả ở những động vậtcùng loài cũng không giống nhau Thành phần và chất lượng của sữa ở các loàihay ở những động vật cùng loài luôn thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:thành phần thức ăn, điều kiện chăn nuôi, sức khoẻ, trọng lượng của con vật, thời

kỳ tiết sữa, phương pháp vắt sữa, loài giống và nhiều yếu tố khác

Thành phần chính của sữa bò:

Thành phần chính

87.513.03.93.44.80.8

1.1 Nước.

Trong sữa có hai dạng nước: nước tự do và nước liên kết Nước tự do chiếm

96 – 97% tổng lượng nước Có thể tách ra được trong quá trình cô đặc hoặc sấy Trong quá trình bảo quản các sản phẩm từ sữa (vd: pho mát),

Nước tự do có thể bị bốc hơi hoặc bị ngưng tụ trên bề mặt sản phẩm

Nước liên kết chiếm khoảng 3 – 4% Hàm lượng nước phụ thuộc vào các thànhphần trong hệ keo: protein, phosphatit, polysaccharid,…Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như, - NH2, - COOH, - OH, = NH, - CO – NH -, Như vậy, tuỳ mỗi loại sữa mà hàm lượng nước liên kết có trong sản phẩm khác nhau.

1.2 Lipid.

Lipid trong sữa tạo thành một dạng đồng nhất với sữa Lúc này nó ở dạng hạtnhỏ li ti trong sữa, với đường kính vào khoảng 0,1 – 20 micrometer Thể đồngnhất này nằm ở dạng các hạt sữa và chất béo nhỏ li ti Xung quanh từng hạt là cácmàng mỏng, dầy khoảng 5 – 10nm

Lipid của sữa gồm các thành phần thuộc loại triglycerid, di- và monotriglycerid, các acid béo, các sterol, các carotenoid, các vitamin (A, D, E và K),các chất khác,

Cấu trúc của các màng bao quanh hạt lipid bao gồm: phospholipid, acidnucleic, enzyms, khoáng chất và nước Độ dày của lớp màng thường xuyên thayđổi do chính bản thân các chất tạo nên lớp màng

Trong quá trình chế biến sữa, lớp lipid này thường được loại bớt ra để dùng chocác sản phẩm khác

1.3 Protein.

Protein là chất tạo nên cơ thể sống Các dạng protein mà ta ăn hàng ngày, đượcđưa vào cơ thể và được phân cắt thành những thành phần nhỏ hơn, sau đó đi tớitừng bộ phận của cơ thể và cung cấp dưỡng chất cho cơ thể Các phân tử proteinđược cấu trúc nên từ các amino acid Thông thường một protein được cấu tạo bởi

từ 100 – 200 phân tử amino acid Protein có tính lưỡng tính Tùy theo môi trường

có độ pH là bao nhiêu mà ta sẽ có dạng protein tương ứng Trong sữa thường có

pH = 6,6

Các dạng protein có trong sữa:

sữa (g/kg)

% / tổng lượng protein (w/w)

30,68,030,810,179,5

3,79,81,22,12,419,3

d-AlaninAgininAcidasparaginicValinGlicinAcid glutamicHistidinIsoleucinLeucinMethioninTirozinProlinSerinTreoninTriptophanCistein vàCistinPhenilalanin

3.04.17.17.22.722.43.16.28.22.86.311.36.34.91.70.345.0

6.902.7411.445.751.4019.141.606.8211.73.163.555.133.515.241.943.403.5

2.11.218.74.73.212.92.96.811.51.05.41.54.85.57.06.44.5

1.3.1 Casein

Casein là protein chính trong sữa Casein có thể gắn với nhau ở dạng micell tạothành lớp trên mặt sữa Ngoài ra  – casein và  - casein khi ở dạng muối của calcithì không tan trong nước, còn k- casein thì vẫn tan trong nước Chính vì vậy, phụthuộc vào hàm lượng k- casein có trong casein mà casein sẽ phân lớp đến mức nào

ở trong sữa

Trong quá trình liên kết với nhau, nếu các thành phần kỵ nước hướng ra ngoàithì phức hợp casein sẽ không hòa tan trong sữa, và sẽ tạo lớp Còn ngược lại thìphức hợp casein (micell) sẽ lẫn đều vào trong sữa.

PH của sữa nằm vào khoảng 6.6 – 6.7 và casein micell mang điện tích âm Khi

pH giảm thì các ion H+ của acid sẽ liên kết với các casein micell mang điện tích

âm và làm giảm điện tích của casein micell Tới điểm giới hạn thì sẽ bị đông tụ.Theo lý thuyết casein sẽ bị đông tụ tại điểm đẳng điện pI là 5.1 – 5.3 Tuy nhiên,trong môi trường sữa casein đông tụ tốt nhất ở pH 4.5 – 4.7

Khi lượng acid trong môi trường quá lớn thì casein sẽ tái hòa tan tạo thànhmuối và acid

Dưới tác động của renin thì casein cũng bị đông tụ Lúc này casein bị thủyphân một phần tạo thành các paracasein không tan và caseinopeptit hòa tan Cácparacasein kết hợp với nhau tạo thành gel không tan

1.2.2 Whey protein

Whey protein là tên thường gọi của các protein huyết thanh có trong sữa Nếunhư ta có thể loại bỏ được casein trong sữa gầy bằng nhiều phương pháp khácnhau (vd: thêm các loại acid khác nhau vào), thì với whey protein các phươngpháp đó không gây ảnh hưởng đến độ hòa tan của nó

Khi gia nhiệt, một số loại whey casein cũng có thể bị mất đi cấu trúc rự nhiên

và trở thành dạng complex như là casein Chính vì điều này mà lượng proteinđông tụ trong sữa cũng bị thay đổi tùy thuộc vào phương thức xử lý và vào loạisữa

Trong whey protein có một lượng  - lactabumin, đây là loại protein có giá trịdinh dưỡng cao Các amino acid của loại whey protein này có nhiều loại thuộc vềdạng amino acid thường gặp trong các cơ thể sống

Các dạng sản phẩm của whey protein thường được sử dụng trong công nghiệpthực phẩm.

1.4 Enzym.

Enzym là một nhóm protein có khả năng hoạt động như một xúc tác sinh học.Mỗi loại enzym đặc trưng cho một dạng phản ứng Enzym có hoạt tính cao nhất ởnhiệt độ 25 – 500C Mỗi enzym sẽ có khả năng hoạt động ở các điều kiện khácnhau về nhiệt độ, pH,

Các enzym trong sữa có thể có từ bản thân động vật đi vào hoặc do vi sinh vậttạo ra Các dạng enzym quan trọng nhất là: peroxidaza, catalaza, phosphataza,lipaza

1.5 Glucid

Chủ yếu là lactoza Ngoài ra còn có galactoza, glucoza, manoza, fructoza.Lactoza chiếm tới 4.7% trong sữa, là loại đường dễ lên men và dễ tiêu hóa

Lactoza dễ bị thủy phân dưới tác dụng của axit, nhiệt, enzym lactaza

C13H22O11.H2O  C6H12O6 + C6H12O 6Lactoza ngậm nước glucoza galactozaSản phẩm thủy phân của lactoza kết hợp với axit amin, cho sản phẩmmelanoidin Khi đun nhiệt độ cao, sữa bị caramen hóa Melanoidin và các sảnphẩm khác sẽ làm biến màu sữa

Đường sữa rất dễ bị lên men cho nên việc bảo quản sữa gặp nhiều khó khănQuá trình lên men được thực hiện bởi các vi khuẩn: Lactic, Propionic, Butyric.Dưới tác dụng của enzym có trong vi khuẩn, lactoza bị tách ra thành glucoza vàgalactoza, sau đó tiếp tục phân giải thành acid lactic

C6H12O 6 vi khuẩn lactic 2CH3CH(OH)COOHGlucoza Acid lactic

3CH3CH(OH)COOH VKpropionic

     2CH3CH2COOH + CH3COOH+H2O+CO 2Acid lactic Acid butyric Acid acetic

CPPDB12

13,0 – 28 mg/lit sữa0,04 mg/lit sữa0.65 mg/lit sữa0.005 mg/lit sữa

Trong quá trình xử lý, một phần các vitamin bị phân hủy Chính vì vậy, đối vớisản phẩm cần xử lý nhiệt cao, phải bổ sung thêm một số loại vitamin cần thiếttrong quá trình chế biến

Hàm lượng (mg/kg)

Các chất khoáng

Hàm lượng (mg/kg)

0,48 – 3,00,110,05 – 0,4

IPb

0,05 – 0,20,02 – 1,2

Ngoài thành phần chất khoáng ra, trong sữa còn có các chất khoáng đa lượngnhưng chúng nằm ở dạng muối photphat, muối clorua, các muối khác

Chất khoáng

đa lượng

Hàm lượng (mg%)

Chất khoáng

đa lượng

Hàm lượng (mg%)

KNaCaS

144.043.7124.031.8

MgClP

12.2104.5110.0

20-CHƯƠNG 2: VI SINH VẬT TRONG SỮA TƯƠI 2.1 Các nguồn nhiễm vi sinh trong nguyên liệu sữa.

Sữa là tổng hợp trong tế bào đặc biệt của tuyến vú và gần như vô trùng khi tiếtvào các phế nang của bầu vú Ô nhiễm vi sinh vật trong sữa tươi thường có thể xảy

ra từ ba nguồn chính: từ bên trong bầu vú, từ bên ngoài của bầu vú và từ bề mặt xử

lý sữa và các trang thiết bị lưu trữ Quan trọng không kém là nhiệt độ và độ dàicủa thời gian lưu trữ mà cho phép các chất gây ô nhiễm vi sinh vật để nhân và tăng

số lượngtươi được tuyến vú tổng hợp chứa các vi sinh vật Tuy nhiên khi kiểm trasữa vừa mới vắt đựng trong các bình chứa (phương pháp thủ công hoặc cơ giớihóa), ta thường phát hiện có rất nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau Đó là do trongsữa có hoạt độ nước cao, pH trung tính ( pH= 6.4-6.6) và nguồn chất dinh dưỡngdồi dào làm cho sữa là một môi trường tuyệt vời cho sự phát triển của vi khuẩn.Điều này làm cho các yêu cầu cao trong vệ sinh sản xuất và chế biến chúng.Thực

tế công nhận tại hầu hết các quốc gia, sữa là thực phẩm đầu tiên được áp dụng cácqui định vệ sinh thực phẩm hiện đại

2.2 Ảnh hưởng từ vật nuôi.

Vi khuẩn bên ngoài vú của vật nuôi rất nhạy cảm và ức chế hoạt động của visinh trong lên men sữa Để kiểm soát bệnh viêm vú cần vệ sinh vắt sữa tốt, sửdụng một thuốc khử trùng núm vú sau khi vắt sữa những cách như thế này cũng đãgiảm nhiễm khuẩn liên cầu khuẩn và tụ cầu nhưng đã có rất ít thành công trongviệc ngăn ngừa viêm vú do E coli xâm nhập vào bên trong bầu vú

Sữa lấy từ bò khỏe mạnh bằng phương pháp vô trùng có số lượng thấp các visinh vật, thường ít hơn 102-103cfu ml-1 , sữa sau khi vắt ra có thể được vô trùng

Các vi sinh vật phổ biến nhất và phân lập được là Streptococcus và các chế phẩm Corynebacteriumbovis Phát hiện thường xuyên và thường cao hơn khi bò bị viêm

vú, bệnh viêm vú của mô, là nguyên nhân chính gây thiệt hại kinh tế trong nghànhcông nghiệp sữa Ở Anh và xứ Wales, nơi mà ước tính chi phí của ngành côngnghiệp sữa khoảng 90 triệu dolar mỗi năm, khoảng 1-2% số bò nhiễm bệnh lâmsàng cùng một lúc Trong giai đoạn cấp tính ban đầu của bệnh do vi khuẩn sốlượng VSV trong sữa có thể vượt quá 108 cfu ml-1 Viêm vú cũng được chẩn đoán bởi sự hiện diện của số lượng bạch cầu cao polymorphonuclear có thể tăng lênđến mức 107cfu ml-1 trong sữa bị nhiễm bệnh Ngoài viêm vú cấp tính, một tỷ lệđáng kể của các quốc gia đàn bò sữa là subclinically bị nhiễm bệnh Trong nhữngtrường hợp này có thể không có dấu hiệu rõ ràng của bệnh nhưng các sinh vật gâybệnh có thể có mặt trong sữa ở khoảng 10 5 cfu ml-1 và sẽ đóng góp vào sự giatăng tổng số lượng sữa bulked Nhiều sinh vật có thể gây ra bệnh viêm vú, quan

trọng nhất là Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Streptococcus agalactiae, Strep.dysgalactiae, Strep uberis, Pseudomonas aeruginosa và các chế phẩm Corynebacterium pyogenes Một số trong số này là tác nhân gây bệnh tiềm năng

và một số bệnh khác nữa cho con người như Salmonella, Listeria monocytogenes,Mycobacterium bovis và Mycobacterium tuberculosis cũng thỉnh

thoảng xuất hiện

Trên cơ thể động vật, đặc biệt là khu vực bầu vú và những khu vực lân cận có rất nhiều loài vi sinh vật khác nhau Chúng tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử Trong quá trình vắt sữa, một số vi sinh vật từ các khu vực trên “bị rơi” vào bình chứa làm cho sữa bị nhiễm vi sinh vật Như vậy trước khi vắt sữa, ta cần vệ sinh bầu vú và các khu vực lân cận trên cơ thể động vật để hạn chế số lượng vi sinh vật bị nhiễm vào sữa

Một số vi sinh vật tại khu vực bầu vú có thể chui vào các tuyến trong của núm

vú Tuy nhiên khi bò có tình trạng sức khỏe tốt thì số lượng ni sinh vật cư ngụ tại các tuyến trong của núm vú không nhiều và thông thường chúng thuộc nhóm vi sinh vật “ vô hại”, không sinh độc tố Mỗi lần vắt sũa người ta thường tháo bỏ những dòng sữa đầu tiên Khi đó,các vi sinh vật cư ngụ tại tuyến trong của núm vú

dễ dàng bị lôi cuốn trôi Như vậy ta sẽ hạn chế được sự nhiễm khuẩn khi thu hoạch sữa

Trong trường hợp bò bị viêm vú số lượng vi sinh vật đặc biệt là các vi khuẩn

cư ngụ tại các tuyến trong vú sẽ tăng lên rất nhiều Khi đó, sữa tươi dễ bị nhiễm vi sinh vật và có chất lượng kém Vi thế bò bị nhiễm bệnh được điều trị bằng cách tiêm kháng sinh vào bầu vú của chúng Sữa từ những con bò phải được giữ lại trong vài ngày sau điều trị vì dư lượng kháng sinh có thể gây cho sưa có chất lượng kém

2.3 Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa.

Vi sinh vật có mặt khắp nơi trong thế giới chúng ta đang sống Chúng tồn tại trong đất và cát, trong nước, trên thực vật, trong cơ thể động vật, trong không khí… do đó,môi trường chuồng trại nơi vắt sữa bò cũng là một nguồn có thể gây

nhiễm vi sinh vật cho sữa Đây là một vấn đề đang được quan tâm đặc biêt những tháng mùa hè khi những con bò được phép gặm cỏ trong đồng cỏ và tồi tệ nhất khi chúng được nhốt trong nhà và dưới điều kiện ẩm ướt rất thuận lợi cho các vi sinh vật ưa ấm tồn tại và phát triển Ô nhiễm từ nền và phân bón có thể là một

nguồn gây bệnh cho con người như E coli, Campylobacter, và Salmonella và Bacillus là những loài có thể được nhiễm từ đất C.butyricum và C.tyrobutyricum

có thể vào trong sữa từ thức ăn cho bò do ủ chua ,để hạn chế việc nhiễm vi sinh vật từ môi trường chuồng trại vào sữa, ta cần vệ sinh và tẩy chuồng trại thường xuyên

Sau khi vắt sữa nhiệt độ của sữa vẫn còn dưới 70C và các sinh vật duy nhất chỉ

có khả năng phát triển được là psychrotrophs Có nhiều loài psychrotrophic, mà

phổ biến nhất được tìm thấy trong sữa nguyên liệu bao gồm các vi khuẩn Gram

âm của Pseudomonas, Acinetobacter, Alcaligenes, Flavobacterium, coliform psychrotrophic,chiếm ưu thế là Aerobacter spp., và loài khuẩn que Gram dương Bacillus spp Một hậu quả của việc sử dụng rộng rãi hiện nay làm lạnh và thay đổi

một ảnh hưởng lớn của psychrotrophs là truyền thống các bài kiểm tra về chất lượng vi sinh của sữa dựa trên việc giảm sự oxi hóa khử thuốc nhuộm màu xanh như methylene hoặc resazurin đã trở nên lỗi thời Psychrotrophs có xu hướng giảmcác loại thuốc nhuộm kém và các xét nghiệm không phải là rất nhạy cảm với số lượng thấp của vi khuẩn

Một số biện pháp có thể được thực hiện để giảm thiểu ô nhiễm sữa từ bầu vú,chuồng trại và nơi vắt sữa bao gồm:

Cung cấp đủ rơm sạch cho súc vật nằm và thay thế nó khi cần thiết

Loại bỏ phân và nước tiểu từ các khu vực cụ thể ít nhất mỗi ngày hai lần

Các khu vực bùn phải ngăn chặn bất cứ nơi nào có thể

Cạo lông ở bầu vú và cắt tỉa đuôi

Rửa núm vú bằng nước ấm có chứa chất khử trùng và làm khô với khăn giấy.Giữ cho nền sạch sẽ trong thời gian vắt sữa

Làm sạch kỹ lưỡng những cúp đầu vú nếu không sự ô nhiễm sẽ vào trong quátrình vắt sữa và sữa này sẽ bị loại bỏ.

2.4 Thiết bị vắt sữa.

Thiết bị dùng trong quá trình vắt sữa như những cúp đầu vú , đường ống, bểchứa cũng những môi trường thuận lợi cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển do

đó là chỉ một hành động kém ý thức của con người như sự dọn dẹp và làm vệ sinhkhông tốt đã góp phần tăng số lượng lớn các vi sinh vật gây hư hỏng đến sảnphẩm

Ngoài ra nếu quá trình vắt sữa được tực hiện bằng phương pháp thủ công, đểhạn chế vi sinh vật vào sữa, người vắt sữa phải có sức khỏe tốt và không mắc bệnhtruyền nhiễm Ngoài ra tình trạng vệ sinh cơ thể và thao tác kỹ thuật của người vắtsữa cũng sẽ ảnh hưởng đến vi sinh vật trong sữa

Sự biến đổi tổng số vi sinh vật trong sữa phụ thuộc vào mức độ nhiễm ban đầu,

nhiệt độ, và thời gian bảo quản

Mẫu Điều kiện vệ

sinh

Nhiệt độ bảo quản(0 C)

Tổng số vi sinh vật(10000 tế bào/ml)Ban đầu Sau 24h Sau 48h

1

Bò cái, dụng

cụ vắt sữa, điều kiện vệ sinh tốt

4,510,015,5

444

4141600

4,612833000

Bò cái, dụng

cụ vắt sữa, điều kiện vệ sinh trung bình

4,510,015,5

393939

881804500

12283299100

3

cái, dụng cụ vắt sữa, điều kiện vệ sinh kém

4,510,015,5

136136136

282120024700

54013700640000

CHƯƠNG 3 XỬ LÝ NHIỆT SỮA

Phương pháp xử lý nhiệt nhằm mục đích cải thiện chất lượng sữa và các sản phẩm sữa kéo dài thời gian bảo quản bằng cách phá huỷ các enzym và các vi khuẩn không mong muốn

Phương pháp bảo quản sử dụng nhiệt độ cao được dùng phổ biến trên toàn thếgiới Tác dụng của nhiệt độ cao có tác dụng đặc trưng hơn là tác động của nhiệt độthấp Tác động của nhiệt độ cao cho phép tiêu diệt các loại vi sinh vật và chủ độngđiều khiển được sự phát triển của chúng khi cần thiết Việc xử lý sữa ở nhiệt độcao không chỉ đơn thuần là phương pháp bảo quản Phương pháp đun nóng có thểlàm tăng chất lượng ban đầu sản phẩm trong một số trường hợp

Ở nhiệt độ cao, tiêu diệt được tất cả các vi sinh vật để kéo dài thời gian bảoquản nhiệt độ thường sử dụng là 1000C Còn đối với các sản phẩm chỉ cần thời