thành phần hóa học và tính chất của sữa

thành phần hóa học và tính chất của sữa

TÓM TẮT

Sữa là một sản phẩm hằng ngày được nhiều người sử dụng vì thành phần nó chứa nhiều chất dinh dưỡng cung cấp cho nhu cầu hằng ngày của con người Tuy nhiên, sữa rất dễ bị biến đổi bởi các yếu tố của môi trường, vì vậy cần bảo quản sữa

và thường xuyên kiểm tra chất lượng sữa Để làm được điều này, việc nắm vững các tính chất của sữa sẽ giúp người kiểm tra làm việc dễ dàng hơn Do đó, bài báo cáo sẽ trình bày về thành phần hóa học và tính chất của sữa nhằm giúp người đọc

có cái nhìn thấu đáo hơn về loại sản phẩm phổ biến này

1. Giới thiệu 1

1.1. Sữa là gì? 1

1.2. Nguồn gốc của sữa 1

1.3. Sự phát triển của ngành sữa hiện nay 2

1.4. Phân loại sữa 2

2. Thành phần hóa học của sữa 3

2.1. Protein 3

2.1.1. Casein 4

2.1.2. Whey protein 5

2.2. Fat 6

2.3. Lactose 8

2.4. Nước 9

2.5. Enzyme 9

2.6. Chất khoáng 10

2.7. Vitamin 11

2.7.1. Các vitamin tan trong chất béo 11

2.7.2. Các vitamin tan trong nước 11

2.8. Các thành phần khác 12

2.8.1. Các chất khí 12

2.8.2. Các chất miễn dịch 12

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hóa học của sữa 13

3.1. Những biến đổi trong quá trình bảo quản 13

3.2. Những biến đổi trong quá trình xử lý nhiệt 13

4. Các tính chất của sữa 14

4.1. Tính chất vật lý 14

4.1.1. Màu sắc 14

4.1.2. Mùi vị 14

4.1.3. Trọng lượng riêng (SG) 15

4.1.4. Điểm sôi 16

4.1.5. Điểm đông đặc 16

4.1.6. Hàm lượng chất khô 17

4.1.7. Chỉ số khúc xạ 17

4.1.8. Tính dẫn điện 18

4.1.9. Tính dẫn nhiệt 18

4.1.9.1. Độ nhớt 18

4.1.9.2. Sức căng bề mặt 19

4.2. Tính chất hóa học 19

4.2.1. Tính acid và pH 19

4.2.2. Tính oxi hóa 20

4.3. Tính chất hóa lý 21

5. Kết luận 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

1. GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Sữa là gì?

Sữa là chất lỏng màu trắng có thành phần hóa học phức tạp được tiết ra

từ tuyến vú của các loài động vật có vú

Sữa chứa nhiều thành phần như protein, lipid, lactose, nước, các vitamin,khoáng và một số chất khác Các thành phần trong sữa có thể thay đổi tùy vào loàiđộng vật cho sữa, điều kiện chăn nuôi…Sữa dễ hư hỏng do các điền kiện của môitrường

1.2 Nguồn gốc của sữa

Sữa có nguồn gốc từ các loài động vật có vú cho sữa như:

1.3 Sự phát triển ngành sữa hiện nay

Sữa là một nông phẩm được chiết xuất từ động vật có vú trong hoặc ngay saukhi mang thai và sử dụng như thực phẩm cho con người

Trên toàn thế giới, trang trại sữa sản xuất khoảng 730 triệu tấn sữa trong năm

2011 Ấn Độ là nước sản xuất và tiêu thụ sữa lớn nhất thế giới, nhưng không xuấtkhẩu cũng như không nhập khẩu sữa New Zealand, 28 nước thành viên Liên minh

giới Trung Quốc và Nga là hai nhà nhập khẩu sữa và sản phẩm sữa lớn nhất thếgiới

Hơn 6 tỷ người tiêu dùng sữa và các sản phẩm sữa Hơn 750 triệu ngườisống trong các hộ gia đình chăn nuôi bò sữa Sữa là một đóng góp quan trọng đểcải thiện dinh dưỡng và an ninh lương thực ở các nước đang phát triển Cải tiếntrong chăn nuôi và công nghệ chăn nuôi bò sữa hướng tới giảm nghèo và suy dinhdưỡng trên thế giới

1.4 Phân loại sữa

Sữa phân loại theo hàm lượng chất béo gồm 3 loại:

 Sữa nguyên kem (whole milk): sữa mà không có thành phần bị loại bỏ chứa

2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SỮA

Thành phần hóa học của sữa phức tạp bao gồm:

 Protein: 3.2%

 Lipid: 3.9%

 Lactose: 4.6%

 Casein hay còn gọi là protein đông tụ, có một thành phần acid amin thíchhợp cho sự tăng trưởng và phát triển của trẻ.

 Whey protein hay còn gọi là protein hòa tan

Ngoài ra, một phần nhỏ protein còn là enzym, màng hạt cầu béo, protein liênquan đến vận chuyển chất dinh dưỡng, protein liên quan đến kháng bệnh (khángthể và những người khác), các yếu tố tăng trưởng…

Đa số các protein sữa có chứa casein, β–lactoglobulin và α–lactalbumin đượctổng hợp trong các tế bào biểu mô vú và chỉ được sản xuất bởi các tuyến vú Vớiimmonoglobulin và serum-albumin trong sữa không được tổng hợp bởi các tế bàobiểu mô mà thay vào đó chúng được hấp thu trong máu Một ngoại lệ là một sốlượng ít immonoglobulin được tổng hợp bởi tế bào lympho trong các mô vú (đượcgọi là các tế bào huyết tương)

3.79.81.22.12.419.3Fat globule membrane proteins

Tổng protein

0.432.7

1.2100

*) về sau gọi là α-casein

**) bao gồm γ-casein

2.1.1. Casein

Casein là thành phần chủ yếu của protein sữa chiếm 75–85%, casein cungcấp acid amin , carbohydrate, canxi và phospho Do tính chất kị nước làm cho

casein ít tan trong nước nên nó hình thành cấu trúc đa phân tử dạng hạt cầu nhỏ gọi

là micelle casein Bên cạnh các phân tử casein, các micelle casein cũng chứa nước

và muối (chủ yếu là canxi và phospho) Một số enzyme cũng liên kết với micellecasein

Thành phần acid amin trong casein rất quan trọng cho sự tăng trưởng và pháttriển trẻ Casein dễ tiêu hóa trong dạ dày và ruột nhờ cấu trúc micelle casein, đồngthời nó còn là nguồn giàu các acid amin

Cơ cấu micelle casein trong sữa là cơ sở cho rất nhiều sản phẩm của ngànhcông nghiệp sữa (chẳng hạn như ngành công nghiệp pho mát) và là cơ sở cho việctách một số protein và các thành phần khác từ sữa Casein là một trong nhữngthành phần hữu cơ phổ biến nhất của sữa, ngoài lactose và chất béo sữa Các phân

tử casein không hòa tan trong môi trường dung dịch nước của sữa Tuy nhiên, cácmicelle casein được duy trì ở dạng keo trong sữa nhưng nếu cấu trúc micelle bị xáotrộn, các miclle có thể bung ra và casein có thể đi ra khỏi dung dịch, tạo thành vậtliệu keo của sữa đông Đây là một phần của cơ sở cho sự hình thành của tất cả cácsản phẩm sữa không chất lỏng như pho mát

2.1.2. Whey protein

Whey protein chiếm khoảng 5% Có rất nhiều loại whey protein trong sữa vàchúng thay đổi theo loài, trong giai đoạn cho con bú, sự hiện diện của một nhiễmtrùng vú, và các yếu tố khác Các whey protein chính trong sữa là:

 β–lactoglobulin chiếm 50%

 α–lactalbumin chiếm 20% là một loại protein quan trọng trong quá trìnhtổng hợp lactose và sự hiện diện của nó là trung tâm của quá trình tổnghợp sữa.

 Serum–albumin chiếm 10% là protein huyết thanh

 Immunoglobulin chiếm 10% là kháng thể đặc biệt cao trong sữa non

Ngoài ra, whey protein cũng bao gồm các enzyme, hoocmon, các yếu tố tăngtrưởng, vận chuyển chất dinh dưỡng, yếu tố kháng bệnh…

Hầu hết whey ít tiêu hóa trong ruột Trong khi lượng lớn whey protein khôngtiêu hóa hoàn toàn trong ruột thì một số protein còn nguyên vẹn có thể kích thíchđường ruột hoặc gây ra một số phản ứng miễn dịch cơ thể Điều này đôi khi đượcgọi là dị ứng protein sữa và thường được cho là gây ra bởi β–lactoglobulin

2.2. Fat (chất béo)

Fat tồn tại ở dạng các giọt giống như hệ nhũ tương dầu trong nước bao gồmmột hỗn hợp của các lipid đơn giản, lipid phức tạp và các hợp chất tan trong chấtbéo (acid béo tự do, vitamin tan trong béo, chất màu β–carotene, cholesterol…).Lipid đơn giản chiếm 98.5% bao gồm các monoglyceride, diglyceride vàtriglyceride trong đó chủ yếu là triglyceride Triglyceride được tạo thành từ ba acidbéo liên kết với một phân tử glycerol bằng liên kết este Chất béo trong sữa lànguồn chính của chất béo được sử dụng bởi các động vật có vú để tích lũy mỡ cho

cơ thể và chuyển hóa chất béo sữa như một nguồn năng lượng trong những ngàyđầu tiên sau khi sinh Chất béo trong sữa là thành phần hay biến đổi nhất củasữa Loài động vật biển có hàm lượng chất béo cao nhất trong khi một số các độngvật móng vuốt có hàm lượng chất béo sữa thấp nhất

Chất béo sữa được tiết ra từ tế bào biểu mô vú như chất béo mà chủ yếu baogồm một giọt chất béo trung tính được bao quanh bởi lớp phủ bề mặt là protein(70%) và một màng lipid kép tương tự như màng đỉnh của các tế bào biểu mô baogồm phospholipid (25%), cerebrosides (3%) và cholesterol (2%) Màng giọt chấtbéo này giúp ổn định các chất béo trong một nhũ tương trong môi trường dung dịchnước sữa.

Bảng 3: Các acid béo chủ yếu trong chất béo sữa

Acid béo % hàm lượngacid tổng chảy (Điểm tanoC)

–7.9–1.5+16.5

81216

468

222

+31.4+43.6+53.8+62.6+69.3

2024283236

1012141618

22222

<1.0

<1.0

+14.0–5.0–5.0–49.5

34323032

18181820

2222

Dạng lỏng ở nhiệt

độ phòng

Các axit béo bão hòa có trong sữa khoảng 70% trọng lượng, quan trọng nhất làacid palmitic chiếm khoảng 30%, acid myristic 11% và acid stearic chiếm 12% tínhtheo trọng lượng 10,9% là acid béo mạch ngắn trong đó acid butyric chiếm 4.4%

và acid caproic chiếm 2,4% Khoảng 25% của các axit béo trong sữa là unsaturated với acid oleic chiếm 23,8% Acid béo poly-unsaturated chiếm khoảng2,3% tính theo trọng lượng của tổng số acid béo và các acid béo chính poly-unsaturated là acid linoleic và acid α-linolenic chiếm 1,6 và 0,7% tính theo trọnglượng tổng số axit béo

mono-2.3. Lactose

Hình 1: Công thức cấu tạo của lactose

Lactose là carbohydrate chính trong sữa của hầu hết các loài chiếm khoảng4.6% Lactose là một disaccharide bao gồm các monosacarit D-glucose và D-galactose lien kết với nhau bằng liên kết β-1,4-glycosidic Tên hóa học của lactose

là 4-0-β-D-galactopyranosyl-D-glucopyranose Trong số các loài động vật có vú,chỉ có một số loài thú có túi có một đường thay thế khác hơn lactose và nhữngđường này thường trisaccharide của glucose và galactose Lactose đóng một vai tròquan trọng trong tổng hợp sữa Đây là osmole chính trong sữa và các quá trình tổnghợp lactose có trách nhiệm kéo nước vào sữa như nó đang được hình thành trongcác tế bào biểu mô tuyến vú Vì mối quan hệ chặt chẽ giữa tổng hợp lactose vàlượng nước hút vào sữa, hàm lượng lactose là thành phần hay biến đổi nhất củasữa

Lactose là không ngọt như các disaccharide khác như đường mía (một loạiđường glucose–glucose) hoặc fructose monosacaride hoặc glucose Lactose đượcphân tách thành glucose và galactose trong ruột của trẻ sơ sinh bởi một enzymehoạt động được gọi là lactase (hoặc β–galactosidase) Các galactose sau đó đượcchuyển đổi sang đường khác bằng một loại enzyme khác nhau Lactose là mộtnguồn đường chủ yếu dễ dàng tiêu hóa cung cấp năng lượng cho trẻ sơ sinh Khôngdung nạp lactose có thể xảy ra ở động vật trưởng thành hoặc loài động vật không cóhoạt động lactase trong ruột

2.4. Nước

Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò quan trọng, làdung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinhhóa Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 87% /lít sữa Phần lớn lượng nước ởtrong sữa có thể thoát ra ngoài khi đun nóng, 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

Enzyme lipase: 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 cómùi vị lạ và làm giảm chất lượng của sữa Nhiều vi sinh vật có khả năng sản xuất

enzyme lipase, đặc biệt là vi khuẩn Bacillus sản xuất ra enzyme lecithinase tấn

công vào hợp chất lecithin, một loại phospholipids chứa trong màng hạt béo

Lecithin là hợp chất của glycerol hai acid béo, acid phosphoric và choline,enzyme lecithinase hydrate hóa hợp chất này thành diglycerid và phosphorylcholine Lớp màng chất béo do đó bị phá hủy, các hạt béo kết tụ lại tách thành lớpkem trên bề mặt dịch sữa

Enzyme photphatase: Có trong sữa tươi, nó có tác dụng xúc tác quá trình

thủy phân phosphoglycerin của sữa, tạo thành glycerin, acid béo, acid phosphatrit

và một số một số sản phẩm khác Sự hiện diện của enzyme phosphatase trong sữađược xác định bằng cách thêm vào sữa ester của acid photphoric và chất chỉ thịmàu có màu sắc thay đổi khi tác dụng với rượu được giải phóng Phosphatase bịphân hủy bởi nhiệt độ cao trong thời gian ngắn

Enzyme galactase (hoặc protease): Có thể phân hủy protid thành pepton và

acid amin Trong điều kiện môi trường acid và môi trường nhiệt độ thấp, enzymenày bị ức chế hoạt động Galactase bị phá hủy ở nhiệt độ khoảng 75°C trong 10phút

Enzyme peroxidase: Trong sữa tươi mới vắt, chưa khử trùng đã có mặt của

enzyme peroxidase Enzyme này có tác dụng xúc tác quá trình oxy hóa chất béocủa sữa, làm cho chất lượng của sữa giảm dần Enzyme peroxidase bị phá hủy ởnhiệt độ 80C trong vài giây Vì vậy, người ta dựa trên sự có mặt của enzyme này ởtrong sữa để xác định xem sữa đã qua khử trùng hay chưa Nếu đã qua khử trùng,sữa không còn hoạt tính enzyme peroxidase

Enzyme lactase: 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 hợpnên các hợp chất hóa học quan trọng trong cơ thể Lactose bị tấn công bởi vi khuẩnlên men lactic, vi khuẩn này sản sinh ra enzyme phân hủy lactose gọi là lactasethành glucose và galactose Galactose chuyển thành các acid khác nhau trong đó cóacid lactic rất quan trọng Khi sữa bị chua tức là đã có sự lên men lactose thànhacid lactic

2.7. Vitamin

Sữa là thực phẩm có chứa rất nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể, nhưnghàm lượng các vitamin không cao lắm Số lượng và hàm lượng các loại vitamintrong 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…)

2.7.1. Vitamin tan trong chất béo:

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 sữakhoảng 0.2–2 mg/l sữa Hàm lượng vitamin A trong sữa nhiều hay ít thường phụthuộc 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

2.7.2. Vitamin tan trong nước:

Vitamin B1: trong 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 B2: trong 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 giảmdần

Vitamin B12: trong 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 cơthể con bò

Vitamin C: trong sữa có hàm lượng thay 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, lượngvitamin C trong sữa giảm, đặc biệt là khử trùng có không khí thì hàm lượngvitamin C giảm nhiều

2.8. Các thành phần khác

2.8.1. Các chất khí:

Trong sữa tươi thường có chứa một số chất khí như khí nitơ, khí cacbonic, khíoxi… Hàm lượng các chất khí trong sữa không nhiều: trong một lít sữa cókhoảng 50-90 ml các chất khí

Các chất khí thường tạo thành các bọt khí ở trong sữa, chính những bọt khínày 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

Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác nhau Các chất miễn dịch có tác dụngbảo vệ sữa khỏi sự hư hỏng Hàm lượng các chất miễn dịch không nhiều nhưng nóđóng vai trò quan trọng đối với cơ thể Chất miễn dịch rất dễ bị phá hủy bởi nhiệt

độ (65-70°C) Ngoài ra sữa còn chứa một lượng bạch cầu