CNSX SỮA CHUA TRUYỀN THÔNG KHUẤY UỐNG ỨNG DỤNG SINH HỌC

 Sữa chua dạng “set type”: sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Trong quy trình sản xuất sữa chua truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lí, cấy giống rồi được rót vào bao bì. Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm.  Sữa chua dạng khuấy “stirred type”: Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá huỷ một phần do sự khuấy trộn cơ học. Trong quy trình sản xuất sữa chua dạng này, sữa nguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì. Sữa chua dạng này sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như sữa chua “set type”.

LỜI MỞ ĐẦU

Sữa chua là thực phẩm hỗ trợ vì nó có nhiều chất bổ dưỡng và dễ hấp thụvào máu Nó lại dễ tiêu và kích thích tiêu hoá Cơ thể hấp thụ sữa chua nhiềuhơn gấp 3 lần sữa tươi, nên dùng cho người bệnh vừa mới khỏi, suy nhược,biếng ăn Tốt nhất với trẻ suy dinh dưỡng và người lớn tuổi

Ăn sữa chua thường xuyên sẽ giúp tăng cường hệ miễn dịch Ngoài ra, sữachua chứa nhiều canxi, protein, riboflavin, phot pho, vitamin B12 nên giúp kéodài tuổi thọ Riêng 3 thành phần canxi, magiê và kali trong sữa chua có tácdụng chống chứng tăng huyết áp

Ngày nay, sữa chua không chỉ được dùng làm món tráng miệng, hay nấuvới thịt và rau quả Ngoài chức năng bổ dưỡng, phòng ngừa và trị các bệnhđường ruột, sữa chua còn được nhiều người áp dụng vào việc làm đẹp cho cơthể, nhất là làn da

MỤC LỤC

I. Tổng quan

1. Giới thiệu sản phẩm sữa chua

1.1. Định nghĩa

Sữa chua hay da-ua (từ tiếng Pháp yaourt) là sản phẩm bơ sữa được sản xuất

bởi vi khuẩn lên men của sữa Mọi loại sữa có thể dùng để làm sữa chua, nhưngtrong cách chế tạo hiện đại, sữa bò được dùng nhiều nhất Sữa chua đặc và yaourt

là sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung saukhi đã khử chất béo và thanh trùng vi khuẩn gây bệnh bằng phương pháp Pasteur ởnhiệt độ 80-90 °C

1.2. Nguồn gốc

Dù không có ghi chép chính xác về nguồn gốc của sữa chua, nhiều tài liệu chorằng người dân vùng Lưỡng Hà cách đây khoảng 5.000 năm đã vô tình "phátminh" ra món ăn thú vị này Thời kỳ này, do đã bắt đầu thuần hóa và chăn nuôi giasúc, họ đã biết dùng bao tử (dạ dày) cừu để chứa và vận chuyển sữa tươi thu hoạchđược từ đàn gia súc Sự kết hợp ngẫu nhiên của nhiệt độ trong quá trình vậnchuyển sữa và các loại men tự nhiên có trong bao tử cừu đã làm cho sữa trongchiếc túi cô đặc lại và có vị chua rất khác lạ Một cách hết sức tình cờ, nhân loại đãđược biết đến hương vị của một món ăn hoàn toàn mới

2

Từ đó, trong suốt hàng nghìn năm, sữa chua đã trở thành món ăn phổ biến ởTrung Đông, Tây Á, Đông Âu và nhiều nơi khác trên thế giới Ở Ấn Độ, sữa chuađược sử dụng như một vị thuốc để chữa các bệnh về đường ruột Còn vào thời AiCập cổ, phụ nữ quý tộc còn biết dùng sữa chua như một sản phẩm làm đẹp để tẩy

tế bào chết, chống lão hóa và giữ gìn làn da tươi sáng, mịn màng Cho tới thế kỷ

19, khi khoa học phát triển nhanh chóng, lợi ích của sữa chua càng được chứng tỏ

rõ ràng và đầy sức thuyết phục Năm 1910, nhà bác học người Nga - IlyaMetchnikoff đã đạt giải Nobel không chứng minh được vai trò của sữa chua đốivới sức khỏe con người Và từ đó, sản phẩm sữa chua lên men đã được phát triểnrộng rãi trên toàn thế giới

1.3. Phân loại

Sản phẩm sữa chua có thể được phân loại như sau :

 Cấu trúc và mùi vị :

sản xuất sữa chua truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lí, cấygiống rồi được rót vào bao bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làmxuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

sau quá trình lên men bị phá huỷ một phần do sự khuấy trộn cơ học Trongquy trình sản xuất sữa chua dạng này, sữa nguyên liệu được xử lý và cấygiống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh

và rót sản phẩm vào bao bì Sữa chua dạng này sẽ không có cấu trúc gel mịn

và đồng nhất như sữa chua “set type”.

kem Quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng Tiếptheo hỗn hợp sau lên men sẽ được đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độcứng cho sản phẩm rồi đóng gói

các giai đoạn quan trọng như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản

phẩm Trong quá trình cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi

sản phẩm Sữa chua cô đặc còn có tên gọi là strained yoghurt.

quá trình lên men bị phá huỷ hoàn toàn Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụngngười tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt là sau quá trình lênmen, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp dồng hoá

để phá huỷ cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

 Hàm lượng chất béo:

− Sữa chua béo (Fat yaourt): Hàm lượng chất béo cao không thấp hơn 3%

− Sữa chua bán gầy (partially skimmed yaourt) : hàm lượng chất béo

• Năng lượng: 100-150

• Chất béo: 3,5 gram

• Chất béo bão hòa: 2 gram

• Protein: ít nhất 8-10 gram

• Đường: 20 gram hoặc ít hơn

• Canxi: ít nhất 20 phần trăm lượng canxi cần thiết hàng ngày

• Vitamin D: ít nhất 20 phần trăm lượng Vitamin D cần thiết hàng ngày

Nghiên cứu năm 2009 của trường Đại học Tehran (Mỹ) đã chứng mình rằngphụ nữ ăn sữa chua hàng ngày giúp bổ sung probiotic làm cho mức LDL(cholesterol "xấu") được hạ xuống, đồng thời có thể làm tăng HDL (cholesterol

"tốt") Mức LDL trong cơ thể giảm đồng nghĩa với việc chị em tránh được nguy cơmắc nhiều bệnh như: tim mạch, huyết áp, béo phì

Giữ ổn định trọng lượng cơ thể

Chọn chế độ ăn uống ít chất béo là việc mà rất nhiều người thực hiện nhằmmục đích đạt được và duy trì trọng lượng cơ thể lý tưởng Nghiên cứu của Trungtâm Y tế Đại học Tennessee, Knoxville cho thấy những người bổ sung đầy đủcanxi sẽ có xu hướng tăng cân ít và chậm hơn so với những người khác Cách đơngiản nhất để bổ sung canxi cho cơ thể là ăn sữa chua Bạn có thể chọn các loại sữachua ít chất béo để phục vụ mục đích duy trì trọng lượng của mình

Tốt cho quá trình tiêu hóa

Vi khuẩn sống trong sữa chua rất có lợi cho quá trình tiêu hóa vì trong sữachua có chứa một loại enzyme gọi là lactase có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa Theo Tạpchí Dinh dưỡng lâm sàng Mỹ thì những người ăn sữa chua thường xuyên sẽ ít bịviêm loét và các bệnh khác ở đường tiêu hóa Sở dĩ sữa chua có tác dụng này là vìhoạt chất trong sữa chua ngăn ngừa vi khuẩn H pylori - các vi khuẩn có thể gâyviêm loét bên trong đường tiêu hóa Do đó, sữa chua được coi là có lợi cho quátrình tiêu hóa

Giúp xương chắc khỏe

Hàm lượng canxi trong sữa chua khá cao, do vậy, nếu thường xuyên ăn sữachua, bạn sẽ tăng cường sức khỏe của xương và ngăn ngừa loãng xương Điều nàyđặc biệt quan trọng với chị em phụ nữ, nhất là những chị em đang ở giai đoạn tiền

mãn kinh và mãn kinh bởi ở các giai đoạn này, do sự thay đổi hormone mà chị emcần nhiều canxi để tăng cường sức khỏe cho xương.

Giảm viêm

Các vi khuẩn lactobacillus trong các loại sữa chua có thể giúp làm giảm tình trạngviêm xảy ra khắp cơ thể, đặc biệt là ở những người bị viêm khớp Các vi khuẩnlành mạnh cũng có thể làm giảm và ngăn chặn tình trạng viêm trong ruột, giảmnguy cơ ung thư đại trực tràng và bàng quang

2.Nguyên liệu sản xuất

bò, cừu và dê - được nuôi đầu tiên ở Tây Nam Á, mặc dù bò nhà có nguồn gốc từcác quần thể bò rừng châu Âu

Việt Nam vốn không có ngành chăn nuôi trâu bò sữa truyền thống nên không

có các giống trâu bò sữa chuyên dụng đặc thù nào Chăn nuôi bò sữa xuất hiện ởViệt Nam từ những năm đầu của thế kỷ XX

2.1.2. Định nghĩa và phân loại

- Sữa tươi là loại sữa động vật ( bò sữa, dê cừu…) ở dạng nguyên liệu thô, dạngnước, chưa qua chế biến hoặc chỉ mới qua sơ chế và chưa được tiệt trùng hay khửtrùng triệt để bởi các thiết bị xử lý nhiệt vi lọc, sữa tươi được bảo quản và vậnchuyển trong điều kiện lạnh trước và trong khi sử dụng.Loại sữa tươi thông dụngnhất là sữa bò tươi do tính phổ biến của sản lượng sữa bò, ở đề tài này loại sữađược sử dụng là sữa bò

6

- Sữa tươi chưa bao giờ vượt quá nhiệt độ là 400C, nghĩa là gần với nhiệt độ của cơthể con vật Sữa tươi so với sữa tươi thanh trùng không có điểm lợi điểm gì cả Nó

có thể chứa những vi trùng hại cho sức khỏe và như vậy lây lan bệnh tật Số lượng

vi trùng trong sữa tươi lệ thuộc vào thực phẩm gia súc, tình trạng sức khỏe của giasúc, kỹ thuật lấy sữa, cũng như vệ sinh trong lúc lấy sữa

2.1.3. Tính chất vật lý của sữa tươi

- Sữa tươi là một chất lỏng màu trắng đục Độ đục của sữa là do các chất béo,protein và một số khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc sữa thường từ màu trắng đếnvàng nhạt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng caroten có trong chất béo của sữa.Sữa có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước; có vị ngọt nhẹ và có mùi đặc trưng.-Sữa tươi thông thường sẽ có những đặc điểm và tính chất sau:

• pH (ở 200C): 6.5 – 6.7, khi sữa bị nhiễm VSV, giá trị pH của sữa sẽ giảm

• Độ chua tính bằng độ Dornic (0D): 15 – 18

0D: là số ml dung dịch NaOH N/9 cần dùng để chuẩn độ hỗn hợp 100ml sữa và200ml nước cất có bổ sung vài giọt phenolphthalein cho đến khi xuất hiện màuhồng bền trong 20 giây

− Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính là nước, lactose, protein và cácchất béo Ngoài ra còn một lượng nhỏ các hợp chất nitơ phi protein, vitamin,hormone, các chất màu và khí

− Hàm lượng các thành phần cơ bản của sữa có thể dao động trong phạm vikhá rộng, phụ thuộc vào sự khác biệt về giống, điều kiện tự nhiên và điềukiện chăn nuôi Sữa của các loại động vật khác nhau là rất khác nhau Sữa

cừu có hàm lượng protein và chất béo cao nhất, tiếp đến là sữa trâu Hàmlượng lactose trong sữa mẹ cao hơn nhiều so với sữa của các động vật khác.

− Người ta đã xác nhận rằng không có một loại thực phẩm nào có nhiều chất

bổ và chứa đầy đủ các chất quan trọng đối với sự phát triển của cơ thể conngười như sữa Trong sữa có gần 100 chất khác nhau như chất béo, protein,đường, vitamin, khoáng, enzyme, chất khí và đặc biệt có nhiều chất miễndịch Trong sữa có chứa 10 loại acid amin không thay thế 18 loại acid béo và

25 loại muối khoáng, 12 loại vitamin, 4 loại đường…Ngoài ra sữa còn chứamột lượng nước tương đối lớn vì thế đã làm giảm độ năng lượng của sữa

− Cụ thể các thành phần hóa học có trong sữa:

 Nước liên kết

Nước liên kết chiếm tỷ lệ nhỏ trong sữa, dao động khoảng 3 – 4%, phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, phosphatide, polysaccharide

Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như NH2COOH, CONH, khó bị tách

ra trong quá trình sản xuất

Trong các sản phẩm sữa, hàm lượng nước liên kết rất khác nhau: sữa gầy có 2.13 –2.59%, nước tách ra trong quá trình sản xuất bơ chỉ có 1.75% nước liên kết

8

Thành phần chất béo trong sữa bò:

- Choleseride (ester của acid béo và

Chất béo của sữa dưới dạng những hạt hình cầu rất nhỏ Kích thước củanhững 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 dễtách ra khỏi sữa hơn là những hạt chất béo có kích thước nhỏ Khi để sữa yên lặngmột thời gian, các hạt chất béo của sữa sẽ nổi lên trên mặt thành một lớp vángmỏng 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 trongsữa có khá nhiều acid béo dễ hòa tan trong nước (ví dụ acid caproic) Chất béo củasữa cũng dễ xảy ra những quá trình phân hủy làm thay đổi thành phần và tính chấtnhư quá trình thủy phân, quá trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượng của sữa vànhiều khi làm hỏng sữa

Ngoài chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có photphatit và một số chấtkhác nhưng hàm lượng không nhiều, photphatit có khoảng 0.5-0.7g trong một lítsữa, trong đó chủ yếu là lexitin

2.1.4.3. Protein

Thành phần protein trong sữa

sữag/kg

Tỷ lệ so với tổng protein(%)

30.68.030.810.179.5Whey protein (protein hòa tan)

3.79.81.22.12.419.3

Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của sữa là protein Hàm lượng protein củacác 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 proteincủa sữa có đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid aminkhông thay thế được như: valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin,triptophan và lyzin Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu : Casein chiếm khoảng80%, lactalbumin chiếm 3.7% và lactoglobulin chiếm 10% trong toàn bộ lượng

10

protein có trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng khôngđáng kể.

Casein là nhóm protein chủ yếu trong protein của sữa Nó bao gồm nhiềuloại casein khác nhau, γ casein, β casein, κ casein, α casein là thể phức hợpphosphoryl gồm có αs1, αs2, αs3, αs4, αs5, αs6 – casein β-casein là thành phần chủ yếu

có trong sữa bò nhưng lại là thứ yếu trong sữa người -casein là một glycoprotein

và nó hiện diện khắp nơi trong thể mixen casein Chính vì vậy mà mixen ở trạngthái ổn định α casein và β casein không tan trong sữa tươi Các protein này chứanhóm photphat (photpho chiếm khoảng 0.8% trong toàn casein) và nhóm photphatnày kết hợp với ion Ca2+ Sự trung hòa một phần lớn các điện tích âm ngăn ngừa αcasein và β casein kết khối và kết tủa

Hai phân tử casein có thể tồn tại một cách ổn định trong sữa là do có sự hiệndiện của γ casein Casein không tồn tại tự do trong sữa nhưng tồn tại dưới dạng cáchạt mixen có kích thước từ 0.003µm đến 0.3µm Trung bình mỗi hạt chứa hàngngàn phân tử α casein và β casein Hiệu quả bảo vệ của γ casein có thể là do nó gópphần gia tăng điện tích âm của hạt mà không kết hợp với ion Ca2+ Mỗi hạt caseinchứa khoảng 70% nước và 30% chất khô Trong thành phần chất khô casein chiếmkhoảng 93% và muối (chủ yếu là canxi photphat) chiếm khoảng 7% Lactoglobulincòn gọi là globulin của sữa Hàm lượng lactoglobulin trong sữa khoảng 0,1% theokhối lượng và chiếm tỉ lệ 3% so với lượng protein chung

Khả năng đông tụ của casein là một trong những yếu tố quan trọng trong sảnxuất sữa chua, nó có thể bị đông tụ do nhiều yếu tố Dưới đây chúng ta sẽ xem xéthai yếu tố chính là đông tụ bởi acid và enzyme

Đông tụ bởi acid:

Sữa tươi luôn có pH xấp xỉ 6.5 – 6.7 và các mixen casein tích điện âm Khi

pH dịch sữa giảm (do thêm acid vào hoặc do kết quả quá trình lên men tạo acid),diễn ra hai quá trình

Thứ nhất các muối calcium hydrophosphat hiện diện trong mixen sẽ bị hòatan thành các ion Ca2+, các ion này thâm nhập cấu trúc mixen, tạo ra các liên kếtnội bền vững

Thứ hai pH tiến dần đến điểm đẳng điện pI của từng loại casein, và tại đócasein trung hòa về điện (H+ trung hòa các điện tích âm của casein), độ hòa tan lúcnày là thấp nhất Khi tới giới hạn, các mixen casein sẽ đông tụ (tạo thành gel)

Theo lý thuyết, điểm đẳng điện của casein là 4.7 Trong dung dịch nuối nhưđiều kiện của sữa, casein đông tụ tốt nhất ở pH 4.6 – 4.7 Khi pH giảm xuống dưới

pI, casein sẽ hòa tan tạo thành muối và acid Ngược lại, các casein kết tủa cũng sẽ

hòa tan trở lại khi bổ sung một lượng dư natri hydroxide Tuy nhiên cấu trúc mixengốc không thể phục hồi

Đông tụ bởi enzyme:

Bên cạnh khả năng bị đông tụ bởi acid, thì casein còn bị động tụ bởi enzymerenin Enzyme renin là một proyease được chiết từ dạ dày bò

Enzyme renin thủy phân một phần k- casein, bằng cách cắt liên kết peptidegiữa The – Met (ở vị trí 105 – 106), tạo ra 2 chuỗi peptide Chuỗi peptide hòa tangồm các acid amin 106 – 169 (đa số là các acid amin phân cực) và phần glucideháo nước Chuỗi peptide hòa tan này được gọi là caseinopeptide hay glycomarco –peptide Khi tạo thành, chúng sẽ giải phóng vào dịch whey Phần còn lại của k –casein gồm các acid amin 1 – 105, được gọi là para – k – casein, là chuỗi khônghòa tan và nằm lại trong khối đông tụ của casein

Quá trình này phá vỡ vỏ háo nước một cách đột ngột và àm mất cân bằngcác lực nội phân tử Bề mặt của vỏ mixen trở nên ưa béo, liên kết giữa các vị trí kỵnước giữa các mixen bắt đầu hình thành và được làm bền bằng các liên kếtcalcium, liên kết calcium tao thành nhanh khi mixen mất nước Do đó các mixenliên hợp một cách dễ dàng, tạo gel

Enzyme renin sau đó còn tấn công tiếp các thành phần của casein, giảiphóng một số peptide

Như vậy tác động của renin đối với casein gồm 3 bước:

Bước 1: thủy phân protein một phần bằng cách liên kết Phe 105 và Met (ở vịtrí 105 – 106) trong phân tử k – casein

Bước 2: Hình thành gel

Bước 3 thủy phân tiếp tục protein (sự chín), giải phóng một số peptide

Tốc độ của ba bước này phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và pH Riêng bướcthứ hai chịu ảnh hưởng của nồng độ Ca2+

Whey protein

Sau khi kết tủa casein bằng acid, trong phần nước sữa còn lại chứalactalbumin, lactoglobulin, serum albumin, immunoglobulin, proteose peptone.Các whey protein, đặc biệt lactalbumin có giá trị dinh dưỡng rất cao Thành phầncác amino acid của chúng rất giống với thành phần amino acid lý tưởng Khi sữa bịgia nhiệt, các whey protein bị biến tính và liên kết với casein, làm giảm khả năngđông tụ các casein bằng rennin và giảm khả năng liên kết với ion Ca2+

lactalbumin

12

Được xem là whey protein đặc trưng Protein này có trong sữa của mọi độngvật có vú và đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp lactose Điểm đẳngđiện ở pH = 5.1 Không bị đông tụ bỡi men sữa, kém bền nhiệt.

Ở nhiệt độ cao, các hợp chất chưa sulphur như hydrogen sulphide được giảiphóng dần, tạo mùi “nấu” đặc trưng của sữa

Immunoglobulin (các globulin miễn dịch)

Có thể kết tủa các globulin miễn dịch bằng MgSO4, (NH4)2SO4 Trong sữabình thường, hàm lượng globulin miễn dịch rất thấp Ngược lại, trong sữa đầuchúng chiếm tới 90% tổng số whey protein

2.1.4.4. Gluxit

Gluxit có ở trong sữa chủ yếu là lactose Hàm lượng lactose trong sữakhoảng 4.5 - 5.1% tùy theo từng loại sữa Đối với sữa bò hàm lượng này khoảng4.9%

Lactose tồn tại ở hai dạng: khan (lactose anhydrous) và ngậm một phần tửnước (lactose monohydrate) Tỷ lệ hàm lượng giữa hai loại này tùy vào giá trị nhiệt

độ và pH của sữa Ở 200C, lactose chiếm tới 40% và lactose chiếm 60% Khi thayđổi nhiệt độ, có sự chuyển đổi từ dạng sang và ngược lại Khi nhiệt độ giảm thìcân bằng giữa hai dạng bị phá vỡ, một phần lactose chuyển thành lactose

Tỷ lệ thành phần lactose và lactose (theo khối lượng) ở trạng thái cân bằngtrong dung dịch theo nhiệt độ

Tỷ lệ lactose/lactose 1:1.63 1:1.59 1:1.51 1:1.45 1:1.40

Độ ngọt của lactose kém sucrose 30 lần Độ hòa tan trong nước cũng kémhơn Độ hóa tan trong nước của lactose được ghi trong bảng

Độ hòa tan của lactose (g/100g nước)

C12H22O11 →C6H12O6 + C6H12O6

Lactose Glucose Galactose

Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen Vì vậy khi khử trùng sữa, mộtphần lactose bị caramen hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường sẫmhơn lúc chưa khử trùng, đồng thời lactose còn có thể kết hợp với các nhóm amincủa protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm

Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi làquá trình lên men lactic Dưới tác dụng của vi khuẩn propionic, acid lactic có thểchuyển hóa thành acid propionic, acid acetic và khí cacbonic Phản ứng này là cơ

sở của quá trình chế biến một số loại phômai

Các muối có trong sữa:

Do trong sữa có mặt các cation K+, Na+, Mg2+ , Ca2+ và các anion của cácacid phosphoric, limonic, clohydric…nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau,bao gồm:

Các muối clorua: KCl, NaCl, CaCl2, MgCl2…

Các muối phosphate: KH2PO4, NaH2PO4, K2HPO4, Na2HPO4…

Các muối citrate: K2(C6H6O7), Na2(C6H6O7), Ca3(C6H6O7)…

Trong các muối trên, muối calcium có ý nghĩa lớn đối với người, đặc biệt làtrẻ em Hai nguyên tố calcium và phospho trong sữa có tỷ lệ rất hài hòa Ca/P =1/1.31 và ở dạng cơ thể dễ hấp thụ

Muối calcium có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ chế biến sữa Khi sữa

có hàm lượng calcium thấp, sữa đó sẽ không bị đông tụ hoặc đông tụ rất chậm.Ngược lại, nếu sữa cí hàm calcium cao thì sẽ bị đông tụ bởi enzyme rennin nhanh

14

hơn nhưng sữa lại không mịn Trong sữa, calcium nằm trong các hợp chất casenatecalcium, phosphate calcium, limonite calcium…

Trong sữa có muối của Mg2+ (12mg%), K+ (113 – 171mg%), Na+ (30 – 77mg

%) Tỷ lệ K/Na = 3.3 tương ứng với tỷ lệ K/Na trong sữa mẹ Muối kali và natr cótác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng tháibình thường

Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụnggiữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa

Các muối của acid limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với việc tạo thành cácchất thơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ

Các chất khoáng có trong sữa

Nhiều công trình nghiên cứu đã xác nhận lượng chất khoáng của sữa có thểthỏa mãn đầy đủ nhu cầu về chất khoáng cho cơ thể Hàm lượng chất khoáng trongsữa khoảng tùy từng loại sữa Hàm lượng khoáng trong sữa bò khoảng 8 – 10%.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

Thành phần các nguyên tố khoáng trong sữa

ZnAlFeCuMoMnNiSiBrBoFI

40005004001206030251500100020015060

Tóm lại, các nguyên tố khoáng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thànhsữa cũng như chất lượng các sản phẩm Việc sử dụng các nguyên tố vi lượng vàokhẩu phần ăn của bò có khả năng làm tăng hàm lượng của chúng trong sữa.

Sữa là thức ăn 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

Vitamin D hàm lượng vitamin D trong sữa khoảng 0.002 mg/l sữa.VitaminD không bị biến đổi trong quá trình khử trùng sữa

Vitamin B1 trong sữa khoảng 0.4 mg/l sữa Trong quá trình khử trùng vàbảo 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 nhiềunhất 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 ảnhhưởng đến hàm lượng của vitamin PP trong sữa Vitamin PP được tổng hợp ngaytrong cơ thể con bò

Vitamin C hàm lượng vitamin C trong sữa thay đổi trong một giới hạn rấtrộng, khoảng 5-20 mg/l sữa Trong sữa non có nhiều vitamin C, nhưng càng vềcuối thời kỳ tiết sữa lượng vitamin C trong sữa giảm dần Trong quá trình khửtrùng, lượng vitamin C trong sữa giảm, đặc biệt là khử trùng có không khí thì hàmlượng vitamin C giảm nhiều

Các enzim là các protein có khả năng kích hoạt các phản ứng hóa học và ảnhhưởng đến giai đoạn và tốc độ của phản ứng Enzim xúc tác phản ứng mà không bịbiến đổi về lượng nên được gọi là xúc tác sinh học Hai yếu tố ảnh hưởng mạnhđến tính chất của enzim là nhiệt độ và pH Nhiệt độ thích hợp của enzim nằm trongkhoảng rất rộng từ 25-500C, nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt động của enzim, nhiệt

độ cao làm phân hủy enzim Trong sữa có nhiều loại enzim khác nhau, chúng ảnhhưởng 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, tạothành 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 xuấtenzim lipaza, đặc biệt là vi khuẩn bacillus sản xuất ra enzim lecithinase tấn côngvào hợp chất licethin, một loại phospholipids chứa trong màng hạt béo

Catalaza có tác dụng phân hủy hydrogen peroxide (H2O2) thành oxy hoạtđộng Dựa vào lượng oxy giải phóng ra trong quá trình phân hủy, ta có thể xácđịnh được hàm lượng catalaza trong sữa, từ đó kiểm tra được nguồn sữa có vắt từ

bò bị nhiễm bệnh hay không

Lecithin là hợp chất của glycerol hai acid béo, acid phosphoric và choline,enzim 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

Enzim photphataza có trong sữa tươi, nó có tác dụng xúc tác quá trình thủyphân photpho glycerin của sữa, tạo thành glycerin, acid béo, acid photphatrit vàmột số một số sản phẩm khác Sự hiện diện của enzim phosphataza trong sữa đượcxác định bằng cách thêm vào sữa ester của acid photphoric và chất chỉ thị màu cómàu sắc thay đổi khi tác dụng với rượu được giải phóng Phosphataza bị phân hủybởi nhiệt độ cao trong thời gian ngắn

Enzim peroxidaza trong sữa tươi mới vắt, chưa khử trùng đã có mặt củaenzim peroxidaza Enzim này có tác dụng xúc tác quá trình oxi hóa chất béo củasữa, làm cho chất lượng của sữa giảm dần.Enzim peroxidaza bị phá hủy ở nhiệt độ

800oC trong vài giây Vì vậy, người ta dựa trên sự có mặt của enzim này ở trongsữa để xác định xem sữa đã qua khử trùng hay chưa Nếu đã qua khử trùng, sữakhông còn hoạt tính enzim peroxidaza

Enzim lactaza đường lactose thuộc nhóm hydratcacbon, là nguồn nănglượng 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 enzim phân hủy lactose gọi là lactazathành 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 acidlactic 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 giữalactose và protein gọi là phản ứng maillard

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 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 cácchất khí ở trong sữa giảm

2.1.4.9. Các chất miễn dịch

Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác nhau Các chất miễn dịch có tácdụng bảo vệ sữa khỏi sự hư hỏng Hàm lượng các chất miễn dịch không nhiềunhưng nó đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể Chất miễn dịch rất dễ bị phá hủybởi nhiệt độ (65-700C) Ngoài ra sũa còn chứa một lượng bạch cầu

Chất béo và protein sữa bị thay đổi hóa học trong quá trình bảo quản Nhữngthay đổi này có 2 dạng: sự ôi hóa và sự phân giải lipit Sản phẩm tạo nên có mùikhó chịu và thường xảy ra đối với bơ sữa và bơ

Sự ôi hóa chất béo: xảy ra tại các nối đôi của các acid béo không no tạo nênmùi kim loại, trong đó lecithin là chất dễ tấn công nhất

Sự ôi hóa protein: do sự ôi hóa amino acid dưới tác dụng của ánh sáng, gây

ra mùi khó chịu Chỉ một vài phút để dưới ánh sáng cũng đủ gây ra phản ứng này,

do đó sữa không nên để trực tiếp dưới ánh sáng

Sự phân giải lipit: là sự phân cắt chất béo thành glycerol và acid béo, tạomùi vị chua, mùi này gây ra bởi sự hiện diện của các acid béo tự do thấp phân tử

Sự phân cắt này tạo ra dưới tác dụng của enzim lipaza Tuy nhiên quá trình nàykhông xảy ra cho đến khi lớp màng của hạt béo bị phá hủy và chất béo bị lộ ra.Trong công nghệ sữa sự phá hủy màng rất dễ xảy ra dưới tác dụng cơ học như:bơm, khuấy, đánh sữa… Để tránh xảy ra quá trình này sữa nên được thanh trùng ởnhiệt độ cao để phân hủy enzim lipaza

18

Chất béo: chất béo không bị ảnh hưởng ở nhiệt độ dưới 1000C Sự kết tụcác hạt béo xảy ra ở nhiệt độ cao Sự phân tách chất béo bị giảm nếu sữa bị gianhiệt cao hơn 750C

Protein: Casein không thấy bị thay đổi ở nhiệt độ dưới 1000C, nhưng rất dễthấy sự biến đổi của casein micelle khi nhiệt độ của sữa trên 650C Protein dịch sữa

bị biến tính ở nhiệt độ trên 650C và hầu như bị biến tính hoàn toàn ở nhiệt độ 900C

C trong 60 phút Vài protein có thể khôi phục một phần tính chất của nó trong thờigian lưu trữ vài ngày hoặc vài tuần sau khi bị xử lý nhiệt Sau khi xử lý nhiệt ởnhiệt độ 750C C và lưu nhiệt ở đó trong một phút hoặc ít hơn sữa bắt đầu có mùinấu, đó là do sự giải phóng hợp chất chứa sulphur từ β

-lactoglobulin và cácprotein chứa sunphur khác Enzim: các enzim bị vô hoạt bởi nhiệt Nhiệt độ vôhoạt phụ thuộc kiểu enzim

Vitamin: vitamin C rất nhạy với nhiệt độ, đặc biệt là khi có mặt của không

khí và kim loại Thanh trùng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn trong thiết bị traođổi nhiệt dạng đĩa hầu như không làm mất vitamin C Vitamin khác chịu ảnhhưởng hoặc không bị ảnh hưởng dưới sự xử lý nhiệt vừa phải

Lactose: ở nhiệt độ cao trên 1000C lactose phản ứng với protein gây ra màunâu của sữa

2.1.6 Các chỉ tiêu chất lượng của sữa

 Chỉ tiêu cảm quan:

Trạng thái Đồng nhất, không tách béo, không tạp chất

Tỷ trọng 1.028 – 1.036g/ml

 Chỉ tiêu vi sinh

Thử xanh methylen Thời gian mất màu trên 3 giờ

Thử lên men lactic Thời gian đông tụ dưới 3 giờ

Tổng số VSV hiếu khí < 100 bào tử/ml

2.2. Thành phần khác

− Để tăng vị ngọt cho yaourt, người ta bổ sung đường ( glucose, saccharose,

….) vào sữa trong quá trình chế biến Đường có thể được bổ sung trực tiep6`hoặc dưới dạng puree trái cây đối với những sản phẩm dành cho người ănkiên, các nhà sản xuất sử dụng chất tạo ngọt, thông dụng nhất là aspartame

− Trái cây các loại như thơm, dâu, sơ ri, táo,… được bổ sung vào yaourtthường dưới dạng puree Có hai dạng puree:

 Puree tự nhiên( không có bổ sung them đường)

 Puree bổ sung đường

− Hàm lượng đường trong puree thường chiếm 50-55%

− Một số sản phẩm yaourt còn được bổ sung them hương liệu và chất màutrong quá trình sản xuất Tùy theo tình hình của mỗi quốc gia mà bảng danhmục các phụ gia nguyên liệu và màu được phép sử dụng trong chế biến thựcphẩm với liều lượng tối đa quy định có thể sẽ khác nhau

− Đối với một số sản phẩm, người ta có sử dụng chất ổn định để yaourt cóđược cấu trúc độ nhớt…theo yêu cầu Các chất ổn định thường sử dụng làgelatin, pectin, agar…chúng là những chất ưa nước và có thể liên kết vớinước Loại chất ổn định và hàm lượng sử dụng tối ưu cho từng sản phẩm sẽđược xác định bằng phương pháp thực nghiệm

3.Vi sinh vật

Sữa chua được tạo thành từ quá trình lên men sữa dưới tác dụng của vi khuẩn.

Trong sữa nguyên vật liệu có rất nhiều loại vi sinh vật như : vi khuẩn lactic,butiric, propionic, nấm men Còn có các loại vi khuẩn khác như vi khuẩn đườngruột, vi khuẩn axetic cũng tham gia chuyển hoá lactose và tạo thành hàng loạt cáchợp chất như axit lactic, axit axetic, rượu etylic, 2,3 – butadiol…

20

Chủng vi sinh vật có thể chỉ bao gồm một loài hoặc là hỗn hợp của nhiều loài visinh vật.Việc sử dụng loại vi khuẩn nào, với tỉ lệ bao nhiêu để cho kết quả tốt nhất

là mối quan tâm của các nhà khoa học công nghệ

Điển hình như vi khuẩn lactic: có hầu hết ở mọi nơi nhưng nhiều hơn cả là ởsữa Các vi khuẩn này sử dụng lactose làm nguồn cacbon và sản sinh ra axit lactic.Quá trình lên men có thể chỉ tạo thành một sản phẩm, chủ yếu là axit lactic (lênmen đồng hình) hoặc tạo thành cả axit lactic và các chất khác như axit axetic, CO2,hydro (lên men dị hình)

3.1. Đặc điểm của vi khuẩn Lactic

Sự lên men Lactic là quá trình lên men yếm khí, sản phẩm tạo thành là acid lacticdưới tác dụng của vi khuẩn lactic C6H12O6 → CH3CHOHCOOH

Khi nồng độ của acid lactic đạt 2-3% sẽ ức chế hoạt động của các vi sinh khác, kể

cả E.Coli Chính vì thế người ta ứng dụng quá trình lên men lactic để sản xuấtnhiều sản phẩm thực phẩm khác nhau như sữa chua, bơ, phomai, dưa chua Các chủng lên men lactic chủ yếu là các giống:

- Lactobacterium (trực khuẩn) gồm các chủng điển hình là:

+ Lactobacterium bungaricum với nhiệt độ thích hợp lên men: 40 - 42oC

+ Lactobacterium casei với nhiệt độ thích hợp lên men: 40 - 45oC

trong tủ đông Điều kiện nuôi cấy của vi khuẩn Streptococcus diacetylactis nhưsau:

- Nhiệt độ nuôi cấy: sinh trưởng và lên men mạnh nhất khi nuôi cấy ở 28oC; pháttriển khá ở 35oC và thấp nhất ở 20oC

- Môi trường nuôi cấy: Sau nhiều thử nghiệm cho thấy môi trường tốt nhất là môitrường sữa bột gầy bổ sung glucose và nước chiết nấm men

 Vi sinh vật sử dụng trong quá trình sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa

Streptococcus thermophilus

L.delbrueckii ssp bulgaricus

L.helveticus L.acidophilus L.casei L.kefir

L.lactis ssp lactis var diacetylatis

S.thermophilus P.pentosaceus P.acidilactis A.aceti

K.lactis C.kefir S.cerevisiae S.lactis T.delbrueckii

Nấm sợi

3.2. Cơ chế quá trình lên men tạo sản phẩm

− Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất cũng như là nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các chất

− Trong các sản phẩm lên men từ sữa người ta nhận thấy có 3 dạng lên men chính:

• Lên men rượu

• Lên men lactic (thường gặp)

• Lên men butyric

− Các dạng lên men khác nhau cũng xảy ra trong quá trình sản xuất sữa chua được coi là sự phối hợp của các dạng lên men chính

− Bên cạnh đó còn có những quá trình lên men đặc trưng riêng cho từng sản phẩm Ví dụ : như lên men axetic, propionic,…

 Lên men lactic

− Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phma63 sữa chua Dựa vào thành phần của sản phẩm lên men mà người ta chia thành: lên men lactic điển hình và lên men lactic không điển hình

− Trong môi trường sữa vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactose

Lactose Glucose + Galactose

− Đường Gactose chuyển hóa thành glucose

Gactose + ATP Galactose-1- phosphate + ADP

Galactose-1- phosphate Glucose-1-phosphate

Glucose-1-phosphate Glucose-6-phosphate

Glucose-6-phosphate Glucose + H3PO4

− Đường Glucose chuyển hóa thành acid pyruvic theo chu trình Glycolisis của Embden- Meyerhof

− Acid pyruvic tiếp tục chuyển hóa thành acid lactic dưới tác dụng của

enzyme lactate dehydrogenase

24

Enzyme lactose

− Bên cạnh đó, dưới tác dụng của enzyme decarboxylase của vi khuẩn lactic acid pyruvic cũng chuyển thành andehit axetic.

3.3. Cơ chế đông tụ sữa trong sản xuất sữa chua đặc.

− Acid lactic đóng vai trò rất quan trọng đối với sự đông tụ sữa trong quá trìnhsản xuất sữa chua đặc

− Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau

và điều đó làm cho các micelle casein tồn tại dưới dạng keo

− Acid lactic tạo ra từ quá trình lên men sẽ làm giảm pH của sữa Khi pH củasữa bằng pl của casein, các micelle casein bị trung hòa vể điện tích vàmicelle casein sẽ đông tụ tạo thành gel Khi pH giảm xuống dưới pl, cácmicelle casein được tái hòa tan và cơ sở này được ứng dụng trong sản xuấtsữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH= 4.7 Còn ở sữachua uống pH= 4.1

− Acid lactic còn tham gia phản ứng với casein calcium tạo quện sữa

− Các calcium phosphate keo sẽ làm hòa tan và tạo ra Ca2+ Các ion này làm cho khối đông tụ bền chặt hơn.

3.4. Các yếu tố ảnh hưởng lên men lactic

3.4.1. Nguồn glucid

− Để duy trì sự sống điều hòa các quá trình chuyển hóa trong tế bào vi khuẩncần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồncacbon Nguồn cung cấp glucid quan trọng cung cấp cho vi khuẩn là đườnglactoza Hầu hết cca1 vi khuẩn lactic đều có enzyme lactose nên thủy phânđược lactose thành glucose và galactose

− Một số loại đường khác vi khuẩn lactic sử dụng rất chọn lọc

• Disaccarit : Saccarose, maltose…

• Polysaccarit: dextrin, tinh bột,…

− Đối với lên men lactic đồng hình vi khuẩn lactic chuyển hóa được khoảng98% Glucid thành acid lactic.

3.4.2. Nguồn Azốt

− Các nguồn Azốt có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của vi sinh vậtnếu không có các nguồn này thì không thể tổng hợp được các chất phức tạpcấu tạo nên nguyên chất trong tế bào vi sinh vật

− Vi sinh vật đòi hỏi nguồn Azốt rất cao đặc biệt là:

 Protit

Sự tương tác giữa Casein trong sữa với vi khuẩn lactic khi có sự hiện diện củaion H+ trong môi trường làm tăng khả năng lên men lactic Ngoài ra, Casein còn làchất đệm có tính trung hòa một lượng acid sinh ra trong quá trình lên men

 Pepton

26

Trong môi trường sữa đã có sẳn nguồn pepton nhưng do nhu cầu pepton đốivới cơ thể vi khuẩn rất cao do đó cần bổ sung pepton từ bên ngoài môi trường sữa

để đảm bảo lượng pepton đủ để làm tăng tốc độ lên men

 Acid amin

− Vi khuẩn lactic hấp thụ được dễ dàng

− Theo các nghiên cứu, vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường cóđầy đủ 16 loại acid amin

− Đối với các vi khuẩn sinh hương, acid amin ngoài việc cần thiết cho sự pháttriển của vi khuẩn mà nó còn kích thích sự tạo hương thơm

− Trong các acid amin, senin có tác dụng ức chế sự phát triển của nhiều loàiStreptococus

3.4.3. Vitamin

Vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin và do môi trườngsữa bên ngoài có đầy đủ các loại vitamin cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩnlactic nên không cần bổ sung them từ bên ngoài

Loài vi khuẩn Vitamin

Riboflavin Piridoxin Acid folic B12 Tianin

− Nhu cầu này không lớn do đó không cần bổ sung them từ ngoài vào mà chỉcần sử dụng những chất có sẳn trong môi trường sữa

− Trong các loại muối khoáng P chiếm tỉ lệ cao nhất

Chú ý: Nồng độ muối NaCl trong môi trường không được quá 6.5% nó sẽtiêu diệt hết các loại vi khuẩn lactic.

− Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được trong môi trường có oxy và vừasống được trong môi trường không có oxy

− Theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môitrường có nồng độ oxy thấp

3.4.6. Nhiệt độ