Công Nghệ Chế Biến Cream

1.2 Các loại cream Cream được phân loại theo hàm lượng phần trăm của chất béo sữa là chủ yếu, ngoài ra còn được phân loại theo kiểu xử lí nhiệt, cách phối trộn.... Australia Úc Ở Úc, hà

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 4

Phần 1 : GIỚI THIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN CREAM 5

1.1 Giới thiệu về cream 5

1.2 Các loại cream 5

Phần 2 : NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN CREAM 7

2.1 Tổng quan về nguyên liệu sữa 7

2.1.1 Tính chất hóa học 7

2.1.2 Tính chất vật lý 15

2.1.3 Tính chất hóa lý 16

2.1.4 Hệ vi sinh vật trong sữa bò 18

Phần 3 : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CREAM 22

3.1 Quy trình công nghệ sản xuất cream 22

3.1.1 Quy trình 1 22

3.1.2 Quy trình 2 32

3.2 Sản phẩm và chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm 34

3.3 So sánh hai quy trình 35

3.3.1 Sự thay đổi ở màng bao hạt cầu béo 35

3.3.2 So sánh hai quy trình 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần chính của một lít sữa 7

Bảng 2.2 Thành phần chất béo trong sữa bò 8

Bảng 2.3 Thành phần các acid béo trong sữa 8

Bảng 2.4 Tiêu chuẩn phân loại chất lượng sữa tươi 21

Bảng 3.1 Thành phần màng bao hạt cầu béo đã qua chế biến (pMFGM) của cream được đồng hóa trước và sau khi tiệt trùng 36

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Khi để yên sữa, một lớp váng sữa ( cream) sẽ đư ợc tạo thành trên bề mặt 9

Hình 2.2 Chất béo sữa tồn tại dưới dạng hạt cầu béo trong pha huyết thanh sữa 9

Hình 2.3 Thành phần cấu tạo chất béo sữa 9

Hình 2.4 Cấu trúc micelle của casein 10

Hình 3.1: Thiết bị trao đổi nhiệt bằng bản mỏng 23

Hình 3.2 Thiết bị ly tâm kín 24

Hình 3.3 Đĩa ly tâm có các lỗ 25

Hình 3.4 Thiết bị ly tâm của Tetra Pak 25

Hình 3.5 Hệ thống chuẩn hóa trực tiếp kết hợp với thiết bị ly tâm 26

Hình 3.6 Cấu tạo thiết bị đồng hóa một cấp 28

Hình 3.7 Thiết bị đồng hóa hai cấp 28

Hình 3.8 Thiết bị giữ nhiệt 30

Hình 3.9 Màng bao hạt cầu béo sau khi được đồng hóa 35

LỜI MỞ ĐẦU

Sữa được xem như là một loại thức uống cung cấp đầy đủ các thành phần cho nhu cầu dinh dưỡng của con người như protein, lipid, glucid, vitamin, muối khoáng và hàm lượng các thành phần cũng khá cân đối

Khi ngành công nghiệp chế biến sữa ra đời đã đánh dấu những bước phát triển rất đáng kể Đặc biệt là việc mở rộng thị trường tiêu thụ với rất nhiều sản phẩm như sữa thanh trùng, tiệt trùng, sữa đặc, sữa bột, sữa lên men đáp ứng được nhu cầu người tiêu dùng Bên cạnh đó, các sản phẩm được chế biến từ sữa cũng rất được ưa chuộng như kem, phô mai, bơ, cream Các loại sản phẩm này không chỉ có thể được sử dụng trực tiếp mà nó còn là nguồn nguyên liệu cho các sản phẩm khác

Trong bài tiểu luận này, nhóm chúng em xin được trình bày về cream:

Phần 1: Giới thiệu sơ lược về cream từ sữa bò

Phần 2: Nguyên liệu ngành công nghiệp chế biến cream từ sữa bò

Phần 3: Công nghệ sản xuất cream từ sữa bò

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã giúp chúng em xây dựng nền tảng và lòng đam mê nghề nghiệp trong suốt thời gian qua

Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Việt Mẫn vì những kiến thức mà thầy đã truyền đạt để chúng em có thể hoàn thành bài tiểu luận “Quy trình sản xuất cream từ sữa bò trong công nghiệp”

Chúc các bạn lớp HC09TP học được nhiều điều hay từ các bài tiểu luận và các bài thuyết trình trên lớp

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Bảo Đăng 60900555

Hồ Đăng Khánh Ngân 60901669

Nguyễn Ngọc Thanh Trà 60902879

Phần 1 : GIỚI THIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN CREAM

1.1 Giới thiệu về cream

Cream được sử dụng đầu tiên bởi những người La Mã trong thế kỷ thứ 9, nhưng phần đông dân số hiện nay là người Áo, những người đã được sử dụng cream rộng rãi trong

300 năm qua

Cream là một bán thành phẩm/ thành phẩm từ sữa Khi để yên sữa, một lớp váng sữa (cream) sẽ được tạo thành trên bề mặt Thuật ngữ “cream” cũng có nghĩa là một quá trình phối trộn các thành phần để tạo một hợp chất trơn và mượt

Cream là phần giàu béo của sữa và được tách ra nhằm phục vụ cho nhu cầu của con người Cream có một số đặc điểm và tính chất như sau Cream là phần nhẹ nhất tronng sữa, có những thành phần chính giống của sữa nhưng với hàm lượng các chất khác so với sữa Hàm lượng chất béo trong cream cao hơn sữa nhưng hàm lượng nước

và chất khô không béo, chủ yếu là protein và đường lactose, thì ít hơn Hàm lượng béo trong cream ban đầu khoảng 35 – 40% Thành phần béo trong cream có thể thay đổi bằng cách chuẩn hóa với sữa gầy Giống như sữa thì cream cũng là một hệ nhũ tương dầu – nước

Cream là một sản phẩm linh động, có thể dùng làm bán thành phẩm hoặc bán trực tiếp trên thị trường Cream có thể cho vào trà, cà phê, cacao nóng và các đồ uống khác tạo màu sắc và mùi vị mong muốn

1.2 Các loại cream

Cream được phân loại theo hàm lượng phần trăm của chất béo sữa là chủ yếu, ngoài

ra còn được phân loại theo kiểu xử lí nhiệt, cách phối trộn Và tùy thuộc vào mỗi quốc gia mà cream sẽ được phân loại theo nhiều kiểu khác nhau

United States (Mỹ)

 Half and half (10.5–18% chất béo sữa)

 Light, coffee, or table cream (18–30% chất béo sữa)

 Medium cream (25% chất béo sữa)

 Whipping or light Whipping cream (30–36% chất béo sữa)

 Heavy Whipping cream (36% chất béo sữa trở lên)

 Extra-heavy, double, or manufacturer's cream (38–40% chất béo sữa trở lên)

Không phải tất cả các loại cream được phân loại theo luật ở Mỹ hoặc chính xác theo lượng chất béo sữa Kiểu phân loại ở trên được dựa theo Code of Federal Regulation, Title 21, Part 131

Australia (Úc)

Ở Úc, hàm lượng chất béo trong cream không được quy định chính xác, vì thế cream được phân loại dưới sự kiểm soát của các nhà sản xuất

 Extra light (or 'lite'): 12–12.5% chất béo

 Light (or 'lite'): 18–20% chất béo

 Pure cream: 35–56% chất béo, không chứa chất làm dày nhân tạo

 Thickened cream: 35–36.5% chất béo, được thêm vào geltatin hoặc những hợp chất làm dày khác để cream trơn mượt, thêm chất làm bền để ổn định cream

 Single cream: được hiểu là pure cream hay thickened cream với khoảng 35% chất béo sữa

 Double cream: 48–60% chất béo sữa

Phần 2 : NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN CREAM 2.1 Tổng quan về nguyên liệu sữa

2.1.1 Tính chất hóa học

Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất béo Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như giống động vật nuôi, tình trạng sinh lý của từng con vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời tiết )

Bảng 2.1 Thành phần chính của một lít sữa

Các thành

phần

Hàm lượng (g/l) %

Dạng kết hợp: galactose, galactosamin, acid sialic ở trạng

thái keo, được liên kết với protein < 1 g/l

Chất béo

(25 – 45

g/l)

Ở dạng cầu béo: là những giọt chất béo có đường kính từ 1

– 10 μm, được bao bằng 1 màng lipoprotein, ở dạng nhũ

tương

Ở dạng các hợp chất hòa tan trong chất béo: các sắc tố ( β

caroten), sterol ( cholesterol), các vitamin

Ở dạng micelle 28g: ở dạng huyền phù, là phức của

phosphate calcium liên kết với một liên hợp của các casein

Ở dạng hòa tan 4.7g: là những cao phân tử của albumin và

Ở trạng thái keo và hoà tan:

- ở dạng phân tử và ion: acid citric, K, P, Ca, Na, Cl, Mg

- ở dạng các nguyên tố trung lượng ( oligo element): Zn,

Al, Fe, Cu, I…

a) Chất béo sữa

Bảng 2.2 Thành phần chất béo trong sữa bò

Thành phần Hàm lượng

(% so với tổng khối lượng chất béo)

Bảng 2.3 Thành phần các acid béo trong sữa

Tên acid béo Số

nguyên

tử C

% so với tổng lượng acid béo trong sữa

Nhiệt độ nóng chảy (o C)

Trạng thái vật

lý ở nhiệt độ phòng

Acid bão hòa

-7,9 -1,5 16,5 31,4 43,6 53,8 62,6 69,3 75,0

Lỏng Lỏng Lỏng Lỏng/ rắn Rắn Rắn Rắn Rắn Rắn

Acid không bão hòa

14,0 -5,0 -5,0 -49,5

Lỏng Lỏng Lỏng Lỏng

Khi để yên sữa, một lớp váng sữa (cream) sẽ đư ợc tạo thành trên bề mặt Dưới kính hiển vi người ta nhận thấy trong váng sữa có rất nhiều thể hình cầu với kích thước khác nhau nổi tự do trong sữa Mỗi thể cầu mỡ được bao bọc bằng một màng mỏng

Hình 2.1 Khi để yên sữa, một lớp váng sữa ( cream) sẽ đư ợc tạo thành trên bề mặt Hình 2.2 Chất béo sữa tồn tại dưới dạng hạt cầu béo trong pha huyết thanh sữa

Sữa và cream là những ví dụ cho hệ nhũ tương dầu trong nước Chất béo sữa tồn tại dưới dạng các hạt cầu nhỏ hoặc những giọt nhỏ bị phân tán trong huyết thanh sữa , có đường kính dao động từ 0.1 đến 20 Kích cỡ trung bình là 3-4 và có khoảng 15

tỉ hạt cầu béo cho mỗi ml sữa Hệ nhũ tương được ổn định bởi một màng rất mỏng

(5-10nm) có cấu trúc thành phần phức tạp bao quanh những hạt cầu béo

Chất béo sữa bao gồm các triglycides (thành phần chủ yếu), các diglyceride và monoglyceride, acid béo, sterol, carotenoid (màu vàng của chất béo), vitamin (A,D,E

và K), và những hợp chất khác (thường ở dạng vết)

Hình 2.3 Thành phần cấu tạo chất béo sữa

Màng bao các hạt cầu béo có thành phần là phospholipid, lipoprotein, cerebroside, protein, acid nucleic, enzyme, nguyên tố dạng vết và nước liên kết Thành phần cấu tạo và bề dày của màng không phải là con số cố định vì các thành phần luôn bị trao đổi với huyết thanh sữa xung quanh

Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid và protein Sự sắp xếp các thành phần này trong hạt cầu béo đến nay chưa được nghiên cứu sâu Nhiều nhà khoa học cho rằng các phospholipid giữ vai trò “cầu nối trung gian” để liên kết giữa các glyceride và protein Phân tử phospholipid có hai đầu: đầu ưa béo (không phân cực) sẽ tương tác với các phân tử glyceride ở tâm cực; đầu ưa nước (phân cực)

sẽ kết hợp với màng protein bao xung quanh hạt cầu béo

Trong thời gian bảo quản, các hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là agglutinin Sự kết hợp này dễ bị phá vỡ nếu được gia nhiệt hoặc có tác động cơ học Protein agglutinin bị biến tính ở 65o

C/10 phút

hoặc ở 75oC/2 phút

b) Các hợp chất chứa nitơ

 Casein

Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa Chúng tồn tại dưới dạng micelle Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và nitrate)

Mỗi micelle do khoảng 400-500 tiểu micelle (submicelle) hợp thành Tiểu micelle có

dạng hình cầu, đường kính dao động 10 – 15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein

kết hợp lại với nhau Thành phần các casein s,  và  trong tiểu micelle có thể thay đổi theo những tỉ lệ khác nhau Các phân tử s và -casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử -casein được bố trí tại vùng biên tiểu micelle Phân tử -casein có hai đầu : đầu ưa béo sẽ tương tác với s và -casein ở vùng tâm tiểu micelle, đầu ưa nước sẽ hướng ra ngoài vùng biên micelle Mỗi tiểu

micelle có phân tử lượng trung bình 250.000Da

Hình 2.4 Cấu trúc micelle của casein

Các hợp chất chứa nito trong sữa bò (100%)

Enzyme

Các hợp chất chứa nito phi protein (5%)

Acid amin tự do Nucleotide Ure Acid uric

Trong cấu trúc micelle, các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calci

Ca3(PO4)2 và sự tương tác giữa các gốc kị nước Kích thước micelle phụ thuộc vào hàm lượng ion Ca2+

có trong sữa và dao động trong khoảng 0,2-0,4μm Các tiểu

micelle ở vùng biên trong cấu trúc micelle thường chứa hàm lượng -casein khá cao

Do sự bố trí các đầu ưa nước của -casein luôn hướng ra vùng biên nên chính các phân tử -casein làm cho micelle hòa tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và

ổn định cấu trúc của micelle trong sữa

Casein là những protein có tính acid vì phân tử của chúng chứa nhiều gốc acid glutamic và acid aspartic Các phân tử casein thường được phosphoryl hóa với những mức độ khác nhau trên gốc serine và threonine

Casein trong sữa có nguồn gốc từ những giống bò khác nhau có thể có cấu trúc bậc một khác nhau Tuy nhiên, cấu trúc bậc một của cùng một loại casein (s1, s2 ,  hay

), chỉ khác nhau bởi vài gốc acid amin trong phân tử protein của chúng

 Protein hòa tan

-lactoglobulin : có cấu trúc bậc hai gồm 10-50% xoắn , 20-30% lá xếp , 50-60% vòng cung  và phần còn lại với cấu trúc không trật tự -lactoglobulin có dạng hình cầu Các gốc phân cực, không phân cực và các gốc ion hóa được phân bố đều trong phân tử, riêng các gốc ưa béo tập trung chủ yếu ở phần bên trong của cấu trúc hình cầu nên -lactoglobulin ít tương tác hoặc kết hợp với các phân tử khác

-lactalbumin : là protein dạng hình cầu Cấu trúc của nó gần giống với lysozyme lactalbumin là một metalloprotein Trong mỗi phân tử có chứa một nguyên tử calci -lactalbumin là một protein có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần các acid amin trong phân tử của nó rất cân đối

-Petone-proteose : bao gồm những phân đoạn protein khác nhau Chúng là sản phẩm

thủy phân từ -casein bởi plasmine Cùng với -casein, đến nay người ta đã tìm thấy được ba phân đoạn khác nhau peptone-proteose từ quá trình thủy phân trên

Immunoglobulin : đến nay vẫn chưa có nhiều công trình nghiên cứu sâu về nhóm

protein này Hầu hết các immunoglobulin được tổng hợp bởi bạch cầu lymphocyte B Người ta đã tìm thấy ba loại immuglobulin trong sữa bò là IgG, IgB và IgM

Serum-albumin : là một protein phân tử lượng lớn có nguồn gốc từ máu và không

đặc trưng cho sữa Thành phần của nó gồm có tất cả 542 gốc acid amin, trong đó 136 acid amin có tính acid và 52 acid amin có tính kiềm Serum-albumin rất mẫn cảm với nhiệt độ

Ngoài ra còn có những protein khác được tìm thấy trong sữa bò

Nói đến huyết thanh sữa, huyết thanh sữa có thành phần hóa học chủ yếu gồm có nước, các protein hòa tan, đường lactose, một số loại muối khoáng, vitamin… Do hàm

lượng của -lactogloblin và -lactalbumin trong huyết thanh sữa luôn cao vượt trội hơn các thành phần protein khác nên khái niệm "whey protein" được hiểu là hỗn hợp protein với hai thành phần chủ yếu là -lactogloblin và -lactalbumin

 Enzyme

Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó làm giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa Tuy nhiên, một số enzyme có trong sữa như lactoperoxydase, lysozyme có vài trò kháng khuẩn Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi chế biến

Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzyme có trong sữa đa dạng

và hoạt tính enzyme sẽ càng cao Người ta sử dụng phương pháp định tính thông qua việc phát hiện sự có mặt một vài enzyme trong sữa và xem đó là một chỉ tiêu để đánh giá chất lượng sữa

Lactoperoxydase: Enzym này luôn có trong sữa động vật, nó do tuyến vú tiết ra Tuy

nhiên, vi khuẩn leucocyte cũng có thể tổng hợp được lactoperoxydase (H2O2) đến các chất oxy hóa khác Đây là một metallo enzyme, nó có chứa Fe trong phân tử Phân tử

lượng enzyme là 82.000Da Enzyme có pH tối thích 6,8 Theo Luquet (1985), hàm lượng trung bình lactoperoxydase trong sữa là 30mg/l Trong sữa non, hàm lượng

enzyme thường cao hơn Khi đun nóng sữa đến 80o

C trong vài giây, lactoperoxydase

bị vô hoạt

Catalase: Catalase được tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các hạt cầu béo

Enzyme này xúc tác phản ứng phân hủy hydrogen peroxyde thành nước và oxy tự do Sữa tươi từ những con vật khỏe mạnh chứa một lượng catalase rất thấp Sữa nhiễm vi sinh vật thường có hoạt tính catalase rất cao Catalase là một metallo enzyme (có chứa

Fe trong phân tử) Phân tử lượng enzyme là 240.000 Da Enzyme co pH tối thích

khoảng 6,8 – 7 Vào cuối chu kì tiết sữa của con vật, hoạt lực enzyme trong sữa thường rất cao Catalase bị vô hoạt ở 75o

C sau thời gian 1 phút hoặc vô hoạt ở 65 –

68oC sau 30 phút

Lipase: xúc tác thủy phân liên kết ester trong triglicerid và giải phóng các acid béo tự

do Trong sữa, một số lipase hấp phụ lên màng bao xung quanh các hạt cầu béo, một

số khác được tìm thấy trong plasma, chúng liên kết với các micelle của casein

Enzyme lipase quan trọng nhất trong sữa được ký hiệu là mLPL (milk Lipo Protein Lipase), là một glycoprotein gồm hai tiểu phần Phần tử lượng mỗi tiểu phần là 50.000Da Enzyme này có giá trị pH tối ưu là 8,9 Hàm lượng mLPL trong sữa chỉ

khoản 1 – 2 mg/l,nó chỉ xúc tác thủy phân liên kết ester trong cơ chất triglycerid ở

dạng nhũ tương tại bề mặt tiếp xúc pha giữa chất béo và nước Các enzyme lipase khác xúc tác thủy phân các ester hòa tan và không nhũ hóa

Sự thủy phân triglycerid làm tích lũy các acid béo tự do trong sữa Quá trình phân giải tiếp các acid béo này làm cho sữa có mùi ôi khét và mùi kim loại

Phosphatase : Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu thuộc về nhóm

phosphomonoesterase Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid phosphoric và glycerin Một số nghiên cứu đã tìm thấy sự có mặt của ATPase và pyrophostphatase trong màng protein bao xung quanh các hạt cầu béo

Có 2 dạng phosphomonoesterase trong sữa: phosphatase kiềm và phosphatase acid

Phosphatase kiềm: có pH tối thích là 9,6 Enzyme này được hoạt hóa bởi Mg2+, Mn2+

và bị vô hoạt bởi Zn2+ , Be2+ , I2 Có khoảng 30 – 40% lượng enzyme được phân bố trong các hạt cầu béo, phần còn lại ở dưới dạng lipo-protein

Một trong những tính chất đặc trưng của phosphatase kiềm là khả năng tái hoạt hóa của nó Sau quá trình thanh trùng, nếu ta kiểm tra ngay mẫu sữa thì không phát hiện thấy hoạt tính phosphatase kiềm Tuy nhiên, sau một thời gian bảo quản, trong sữa sẽ xuất hiện trở lại hoạt tính của enzyme này Người ta gọi đây là hiện tượng tái hoạt hóa của enzyme phostphatase kiềm và đến nay vẫn chia tìm ra được lời giải thích rõ ràng

về hiện tượng này Để tránh hiện tượng tái hoạt hóa của phosphatase kiềm, ta cần làm lạnh nhanh sữa sau quá trình thanh trùng và bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp (2oC) Một

số nghiên cứu cho rằng, sự có mặt của ion Ca2+ và Mg2+ thúc đẩy quá trình tái hoạt hóa enzyme, ngược lại, các ion cobalt, đồng, niken lại kiềm hãm hiện tượng này

Phosphatase acid : enzyme này có pH tối thích là 4,7 và là enzyme bền nhiệt nhất

trong sữa Để vô hoạt nó hoàn toàn cần gia nhiệt sữa đến 96oC và giữ ở nhiệt độ này trog thời gian tối thiểu là 5 phút Phosphatase acid bị vô hoạt bởi NaF

Trong suốt chu kì tiết sữa ở bò , hoạt tính phosphatase acid trong sữa khá ổn định Ngược lại, hoạt tính phosphatase kiềm tăng dần vào khoảng cuối chu kỳ tiết sữa

Để kiểm tra sữa có hoạt tính phosphatase hay không, người ta bổ sung ester của acid phosphoric và một hóa chất đặc hiệu vào sữa Nếu có enzyme, ester bị phân hủy, giải phóng ra rượu tự do Sản phẩm này làm chuyển màu hóa chất đặc hiệu trên

Lysozyme: Đó là một glucosaminidase (hay muramidase) có phân tử lượng khoảng

14.000 – 18.000 Da và là một enzyme bền nhiệt

Lysozyme xúc tác phản ứng thủy phân liên kết β giữa acid muramic và glucosamine của mucopolysacharide trong màng tế bào vi khuẩn, từ đó gây phân hủy tế bào Lysozyme trong sữa bò hoạt động ở pH tối thích là 7,9 Hàm lượng lysozyme trong

sữa bò trung bình là 130µg/l, khoảng 3.000 lần thấp hơn trong sữa người (400mg/l)

Protease Nhiều nghiên cứu đã tìm thấy trong sữa có hoạt tính enzym protease Các

nhà khoa học đã đi sâu và tìm hiểu nguồn gốc của các enzyme này: do tuyến vú tiết ra

hay do các vi sinh vật tổng hợp nên? Theo Humber và Alais (1979) thì có hai loại enzyme: protease acid và protease kiềm được tiết ra từ tuyến vú Chúng thường liên kết với casein và cũng bị kết tủa ở pH = 4,6 Một số nghiên cứu khác tìm thấy 2 loại enzyme trên có mặt trong màng bao xung quanh các hạt cầu béo trong sữa

Các enzyme protease xúc tác phản ứng thủy phân protein, tạo các sản phẩm như proteose-peptone, peptide và các acid amin tự do Có lẽ các -casein là ít bị tấn công nhất Sản phẩm thủy phẩn là γ-casein và các phân đoạn proteose-peptone có phân tử lượng khác nhau.Các protease acid trong sữa có pH tối thích là 4,0 , còn protease kiềm hoạt động mạnh nhất ở pH = 7,5 – 8 Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oC sau 10 phút

c) Đường lactose

Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết với nhau tạo thành

Trong sữa đường lactose tồn tại dưới hai dạng :

 Dạng -lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử -lactose ngậm một phân tử nước)

 Dạng -lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử -lactose khan)

Tỷ lệ hàm lượng giữa -lactose monohydrate và -lactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa

Sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên Ngoài lactose, trong sữa

bò còn có glucose (hàm lượng trung binh 70mg/l), galactose (20mg/l) và các hợp chất

glucid chưa nito như N-acetyl glucosamine, N-acetyl galactosamin, acid N-acetyl neuraminic Tuy nhiên, hàm lượng của chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết

d) Khoáng

Hàm lượng 8-10g/L,tồn tại dạng hòa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp casein)

 Đa lượng :Ca,P,Mg,K,Na

 Vi lượng :Zn,Si,Al,Fe,Cu

e) Vitamin

Các vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm:

 Vitamin hòa tan trong nước: B1,B2,B3,B5, B6, C

 Vitamin hòa tan trong chất béo: A, D, E

f) Hormone

Trong sữa bò, ta có thể tìm thấy nhiều loại hormone Chúng được chia thành ba nhóm

là proteohormone, hormone peptide và hormone steoride

ii) Giá trị pH – Độ chua

a) Giá trị pH của sữa

Sữa bò tươi có giá trị pH trung bình là 6,6

Sữa non (colostrum) – tức phần sữa đầu tiên trong một chu kỳ tiếp sữa của động vật –

có giá trị pH thường thấp hơn và khoảng 6,0

Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật như nhóm vi khuẩn lactic, chúng sẽ chuyển hóa đường lactose trong sữa thành acid lactic và làm giảm giá trị pH của sữa

b) Độ chua

Trong công nghiệp thực phẩm, độ chua sản phẩm được xác định bằng phương pháp chuẩn độ Hiện nay trên thế giới, độ chua của sữa thường được biểu diễn bằng độ Soxhlet Henkel (oSH), độ Thorner (o

Một số đại lượng vật lý quan trọng:

Đại lượng Đơn vị đo Giá trị Đại lượng Đơn vị đo Giá trị

1.028 ÷ 1.036

- 0.54 ÷ - 0.59 0.004 ÷ 0.005

Nhiệt dung riêng Thế oxy hóa khử Sức căng bề mặt 200C

Cal/g. 0 C

V Dynes/cm

0.933 ÷ 0.954 0.1 ÷ 0.2

50

trong đó:

F: hàm lượng chất béo có trong sữa

SNF: hàm lượng các chất khô không béo trong sữa

W: hàm lượng nước trong sữa

W = 100 – F – SNF

ii) Điểm đông đặc

Người ta thường sử dụng chỉ tiêu này để kiểm tra xe sữa có bị pha loãng với nước hay không Giá trị này thường dao động trong khoảng -0.54 ÷ -0.590C Khi xử lý sữa ở nhiệt độ cao (UHT, tiệt trùng), điểm đông đặc của sữa sẽ gia tăng do sự kết tủa của một số muối phosphate có trong sữa

Hình 2.5 Cân bằng động giữa micelle casein và huyết thanh

Micelle casein

Phân tử casein

Tiểu micelle

Ca + phosphate

Như vậy, các tiểu micelle từ bên trong cấu trúc micelle có thể khuếch tán ra bên ngoài Tương tự, phân tử casein và những chất khoáng ở dạng keo như calci và phosphate từ bên trong tiểu micelle có thể dịch chuyển vào huyết thanh sữa Bên cạnh

đó những phân tử casein cùng với calci, phosphate đang ở dạng hòa tan trong huyết thanh sữa có thể khuếch tán vào bên trong các tiểu micelle Các tiểu micelle tương tự cũng có thể khuếch tán và tái liên kết lại với các micelle có trong sữa

Nhiệt độ và pH là hai yếu tố quan trọng nhất tác động lên sự thay đổi về thành phần hóa học của micelle casein

 Yếu tố nhiệt độ

Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp (40C), các micelle tự phân ly từng phần thành các siêu micelle và sau 24 giờ có thể giải phóng ra tới 50% β-casein Nguyên nhân là do β-casein có các gốc ưa béo và sự tương tác giữa các gốc ưa béo trong tiểu micelle thường bị yếu đi khi nhiệt độ giảm Gia nhiệt β-casein sẽ tự liên kết trở lại một cách chậm chạp với các micelle này Có điều là người ta chưa biết nó có kết hợp vào vị trí ban đầu hay không Nếu nâng nhiệt độ lên thì casein hòa tan (cấu phần chính của β-casein) sẽ bị giảm liên tục

Hàm lượng calci liên kết với -casein trong micelle cũng giảm đi khi sữa được bảo quản ở nhiệt độ thấp Hàm lượng calci liên kết với các loại casein khác cũng biến đổi theo quy luật tượng tự (Walstra và công sự - 1999) Tuy nhiên khi tăng nhiệt độ của sữa sau một thời gian bảo quản lạnh, việc tái cấu trúc các micelle có thể không giống với những micelle đã có trong sữa trước khi đi làm lạnh

 Yếu tố pH

Khi giảm giá trị pH của sữa, phosphate dạng keo sẽ chuyển sang dạng phosphate hòa tan Để tách hoàn toàn phosphate ra khỏi micelle, cần giảm giá trị pH của sữa về 5.25 Hàm lượng của calci trong micelle cũng giảm khi pH của sữa giảm Để tách hoàn toàn calci ra khỏi micelle, giá trị pH của sữa phải thấp hơn đẳng điện của casein Ở pH là 4.6 casein sẽ đông tụ

Ở pH thấp, calci và phosphate thoát ra ngoài sẽ làm cho micelle trương nở, đồng thời một số phân tử casein từ trạng thái keo sẽ chuyển sang dạng hòa tan

Ở giá trị pH tự nhiên của sữa, micelle tích điện âm Lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn sự đông tụ của casein

ii) Hệ nhũ tương

Sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước

Nếu ta không đồng hóa sữa tươi, trong thời gian bảo quản các hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là agglutinin

Do tỷ trọng các hạt béo nhỏ hơn nước nên chúng sẽ nổi lên bề mặt sữa dưới tác dụng của lực đẩy Archimede, tạo nên váng sữa Lúc này sữa sẽ bị tách làm hai pha

 Pha trên gồm các thành phần chủ yếu là lipid

 Pha dưới có tỷ trọng lớn hơn gồm nước và một số chất hòa tan như lactose, khoáng, một số protein…

2.1.4 Hệ vi sinh vật trong sữa bò

i) Hệ vi sinh vật trong sữa bò

a) Procaryote

Vi khuẩn nhiễm vào sữa gồm 2 loại: sinh độc tố và không sinh độc tố

Số lượng vi khuẩn trong sữa bò tươi sau khi vắt dao động từ vài nghìn đến vài triệu khuẩn lạc trong 1 ml sữa Sữa đạt chất lượng vệ sinh khá tốt khi số lượng vi khuẩn nhỏ hơn 10000 khuẩn lạc/ml

 Vi khuẩn không sinh độc tố

Vi khuẩn lactic : rất phổ biến trong tự nhiên Có dạng hình cầu hoặc que, là vi khuẩn

Gram+ , nhiệt độ tối ưu từ 25 - 47oC

Vi khuẩn lactic tổng hợp ATP từ lactose để tồn tại trong sữa Quá trình trên sản sinh

ra acid lactic

Vi khuẩn lactic trong sữa tươi sau khi vắt là những vi sinh vật tạp nhiễm Chúng tạo

ra những chuyển hóa không mong muốn trong quá trình bảo quản trước khi chế biến : giảm pH, đông tụ casin, xuất hiện ethanol, acid acetic ,…

Các vi khuẩn lactic nhiễm vào sữa thuộc nhiều giống khác nhau: Streptococcus, Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Bifidobacterium,… gồm các nhóm vi khuẩn lên men đồng hình và dị hình

Để tiêu diệt vi khuẩn lactic trong sữa, ta chỉ cần thanh trùng sữa ở 80o

C

Vi khuẩn Coliform: là vi khuẩn Gram - , kỵ khí tùy tiện, sinh trưởng tối ưu trong

khoản 30 – 44oC

Trong sữa, chúng chuyển hóa đường lactose thành acid lactic và các acid hữu cơ khác,

CO2,H2 ,…phân giải protein trong sữa tươi tạo các sản phẩm khí làm sữa có mùi khó chịu

Tiêu diệt Coliform ở nhiệt độ 75oC trong 20 giây

Một số giống vi khuẩn thuộc nhóm coliform được xem là vi sinh vật gây bệnh thường gặp trong thực phẩm

Vi khuẩn sinh acid butylic (Clostridium butyricum và Clostridium tyrobutyricum) :

tìm thấy trong đất, trong thực vật, trong phân … Là vi khuẩn Gram + , thuộc nhóm kỵ

khí bắt buộc, có khả năng sinh bào tử sinh trưởng tối ưu ở 37oC Tế bào hình que Sinh nội bào tử

Clostridium butyricum chuyển hóa đường trong sữa thành acid butylic, CO2,H2 làm thay đổi thành phần hóa học và cảm quan của sữa trong quá trinh bảo quản

Clostridium tyrobutyricum chuyển acid lactic thành acid butylic và các sản phẩm phụ khác

Giống Clostridium khá bền nhiệt độ Do đó thanh trùng không thể tiêu diệt được mà phải sử dụng các kỹ thuật vi lọc ,ly tâm hay chất kháng khuẩn để ức chế và loại bỏ Clostridium

Vi khuẩn Propionic (Propionibacterium) : được tìm thấy trong dạ cỏ, đường ruột

động vật nhai lai, đất… Vi khuẩn hình cầu, Gram + , kỵ khí không bắt buộc, sinh trưởng tối ưu ở 30o

C

Vi khuẩn Propionic chuyển hóa đường trong sữa thành acid propionic, CO2,acid acetic , làm hư hỏng chất lượng sữa

Tiêu diệt Propionic ở nhiệt độ 75oC trong 20 giây

Vi khuẩn gây thối : là vi khuẩn tổng hợp protease ngoại bào trong môi trường sữa,

Protease xúc tác quá trình thủy phân protein tạo các polypeptide, peptide, và acid amin Acid amin tiếp tục phân hủy tạo NH3 , H2S … tạo mùi khó chịu

Vài giống có thể tổng hợp lipase ngoại bào Enzym này xúc tác thủy phân chất béo và tạo mùi ôi

Các giống gây thối thường gặp Pseudomonas, brevibacterium, Achromobacter,

Alcaligenes, Bacillus, Micrococcus có hình cầu hoặc que, hiếu khí lẫn kỵ khí Chú ý loài Pseudomonas fluorescens: enzyme protease và lipase tổng hợp bởi loài này rất bền nhiệt Chúng gây phân giải protein và lipid , nhanh chóng làm hư hỏng sữa Ngoài ra , 1 số vi khuẩn gây thối còn tạo khí ,các acid hữu cơ khác Làm giảm pH va gây đông tụ casein

 Vi khuẩn sinh tổng hợp độc tố

Mycobacterium tuberculosis : Vi khuẩn gây bệnh lao, nó có dạng que dài, hơi cong,

0.2 – 0.6 µm , có thể đứng riêng lẻ hay kết dính , không di động và không sinh bào tử

Nguồn gốc : từ cơ thể bò và thiết bị vắt sữa

Tiêu diệt vi khuẩn lao ở nhiệt độ 72oC trong 15 giây

Staphylococcus aureus: Vi khuẩn dạng cầu và xếp thành từng đám, Gram + , có khả

năng sinh độc tố bền nhiệt

Nguồn gốc: sữa được thu nhận từ những con bò bị viêm vú

Tiêu diệt: thanh trùng sữa ở nhiệt độ thấp có thể ức chế Staphylococcus aureus

Salmonella: vi khuẩn hình gậy , kích thước 0.5 x 0.3 m , Gram - , có thể di động trừ Salmonella gallinarum

Nguồn gốc: phân gia súc, nguồn nước ô nhiễm