TÌM HIỂU các CHẤT tạo mùi TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN sữa (sữa GIA NHIỆT, sữa CHUA, PHOMAT )

Với đề tài: “Tìm hiểu các chất tạo mùi trong quá trình chế biến sữa sữa gia nhiệt, sữa chua, phomat” Em sẽ trình bày để mọi người cùng hiểu rõ hơn hương thơm có trong sản phẩmcủa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC - CNTP

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

1 Tổng quan về sữa 3

1.1 Tính chất vật lý 3

1.2 Tính chất hoá học 3

1.3 Thành phần hóa học của sữa 3

1.4 Nghiên cứu các chất tạo mùi trong các sản phẩm từ sữa 4

2 Chất thơm trong sữa và các phẩm sữa thanh trùng tiệt trùng 5

2.1 Các chất tạo hương thơm trong sữa tươi 5

2.2 Các hợp chất tạo ra bởi sự gia nhiệt 5

2.2.1 Mùi của sữa qua xử lí nhiệt 5

2.2.2 Mùi nấu 6

2.2.3 Mùi thanh trùng nhanh 6

2.2.4 Mùi caramen hóa 6

2.2.5 Phản ứng Maillard 6

3 Hợp chất thơm trong sữa chua 9

3.1 Quy trình sản xuất sữa chua 10

3.2 Các chất thơm đặc trưng của sữa chua 11

3.3 Sự tạo thành các chất thơm trong quá trong quá trình sản xuất, chế biến11 3.3.1 Trong qúa trình chế biến 11

3.3.2 Trong quá trình bảo quản 12

3.3.3 Chuyển hóa chất béo 12

3.3.4 Con đường sinh hóa tạo chất thơm từ protein 13

3.3.5 Con đường tạo Axetaldehyt từ lactoza 13

4 Các chất thơm trong pho mát 15

4.1 Giới thiệu chung về pho mát: 15

4.2 Nghiên cứu thành phần các chất tạo mùi chìa khóa trong pho mát: 17

4.2.1 Các hợp chất trung tính 17

4.2.2 Các hợp chất alkalin 26

4.2.3 Các hợp chất có tính axit 29

4.3 Nguồn gốc chuyển hóa các hợp chất tạo mùi trong pho mát 32

KẾT LUẬN 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

LỜI MỞ ĐẦU

Sữa động vật là thực phẩm vô cùng quý giá cho sức khỏe con người Protein của sữacó thành phần acid amin cân đối và độ đồng hoá cao Lipid của sữa giàu năng lượng,có nhiều vitamin tan trong chất béo, nhất là vitamin A Sữa cũng là nguồn vitaminnhóm B (riboflavin) và có nhiều canxi dưới dạng kết hợp với cazein Tỷ lệ giữa canxivà phospho thích hợp cho nên mức đồng hoá canxi của sữa cao

Bên cạnh yếu tố là nguồn dinh dưỡng, các sản phẩm sữa còn có những hương vịđặc trưng vô cùng thơm ngon, quyến rũ Hương thơm trong các sản phẩm sữa chủ yếulà do các aldehyt, xeton từ nguồn axit béo tự do, protit tạo nên Đây cũng là một chỉtiêu cảm quan đóng vai trò quan trọng để đánh giá chất lượng và trạng thái của sữa

Với đề tài: “Tìm hiểu các chất tạo mùi trong quá trình chế biến sữa (sữa gia

nhiệt, sữa chua, phomat)”

Em sẽ trình bày để mọi người cùng hiểu rõ hơn hương thơm có trong sản phẩmcủa sữa

Bài viết còn nhiều thiếu sót, mong cô và các bạn góp ý!

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 6 năm 2010

1 Tổng quan về sữa

1.1 Tính chất vật lý

• Tỷ trọng của sữa dao động từ 1,026-1,032g/m3

• Độ nhớt trung bình của sữa là 1,8 centipoa và phụ thuộc vào thành phần hóahọc của sữa, nhiệt độ

• Áp suất thẩm thấu của sữa 6.6 at ở 0oC và phụ thuộc vào hàm lượng lactoza,muối phân bố ở dạng phân tử và ion

• Nhiệt độ đóng băng : -0,540 oC ÷ -0,590oC

• Độ dẫn điện: 38.10-4 – 60.10-4

• Nhiệt dung phụ thuộc hàm lượng chất béo

• Độ dẫn nhiệt của sữa chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc sảnphẩm và nhiệt độ

1.2 Tính chất hoá học

• Độ axít chung của sữa bò là 16-18oT Sữa đầu ngay sau khi mới đẻ độ axit rấtcao do có hàm lượng protein và muối cao sau đó giảm dần từng ngày

• Ngoài thành phần chính là protein, lipit, lactoza còn chứa hoàng loạt các chất dễ

bị oxi hóa và bị khử như VitaminC, Vitamin E, B2, enzim và các chấtmàu…v.v

• Khả năng oxi hóa khử của dung dịch được đặc trưng bằng thế oxi hóa khử Eh Sữa bình thường có Eh=0,2-0,3V

• Sữa là một dung dịch keo có 3 pha tồn tại đồng thời :

+ Pha dung dịch thực: Thành phần gồm nước và các chất hòa tan nhưlactoza, muối khoáng và vitamin hòa tan trong nước

+ Pha huyền phù: Chủ yếu là protein và lipoprotein

+ Pha nhũ tương: Chủ yếu là chất béo ở dạng cầu mỡ

1.3 Thành phần hóa học của sữa

Hàm lượng các thành phần trong sữa đa dạng phụ thuộc và giống, điều kiện tự nhiên, điều kiện chăn nuôi

Bảng 1 Thành phần của sữa bò

Các thành

Gluxit Dạng tự do: Lactoza ở trạng thái phân tử

Dạng kết hợp: galactoza, galactosamin, axit sialic ở trạng thái keo,

Chất béo Ở dạng cầu béo: Là những giọt béo có đường kính từ 1 – 10 µm

Ở dạng hợp chất hòa tan trong chất béo: các sắc tố, sterol, các

vitamin

3.78

Hợp chất

nitơ

Ở dạng mixen: ở dạng huyền phù, là phức của phosphat canxi liên

kết với một liên hợp của các casein

Ở dạng hòa tan: là những cao phân tử của albumin, imunoglobulin Nitơ phi protein: ure, axit uric, creatin…

3.2

Chất

khoáng

Ở trạng thái keo và hòa tan:

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

- ở dạng các nguyên tố trung lượng: Zn, Al, Fe, Cu, I…

Các chất có hoạt tinh sinh học: các vitamin (A, D, E, K, B1…)

1.4 Nghiên cứu các chất tạo mùi trong các sản phẩm từ sữa

Việc phân tích các chất tạo mùi các sản phẩm sữa khác khá phức tạp vì đặc tínhkhông đồng nhất của các sản phẩm này Hai phương pháp thường được sử dụng nhất

để phân tích các chất mùi trong pho mát hiện nay là sắc ký khí ghép khối phổ (Gaschromatography/Mass spectrometry - GC/MS) và sắc ký khí kết hợp với khứu giác củacon người (Gas chromatography/Olfactometry - GC/O) Phân tích bằng sắc ký khíghép khối phổ rất hữu dụng để xác định và định lượng các hợp chất mùi nhưng có hạnchế là phụ thuộc vào mức độ có mặt của hợp chất này (thường chỉ nhận biết được khicác chất có nồng độ từ 10-5 trở lên) và không cho phép xác định các hợp chất có ở dạnghoạt động hay không Trong trường hợp này, GC/O là một công cụ có khả năng nghiêncứu trong cả trường hợp chất mùi có hoạt động hay không GC/O là sự kết hợp giữasắc ký khí với mũi con người Về mặt lý thuyết, mũi con người có thể nhận biết đượcnhiều chất mùi có nồng độ nhỏ hơn 10-19 mole Do vậy, nó có thể sử dụng rất hiệu quả

cho phân tích chromatographic effluent và trong nhiều trường hợp nó nhậy hơn rấtnhiều một thiết bị phát hiện như detector dùng ngọn lửa ion hóa.

Những dữ liệu được thu nhận bởi phân tích GC/O có thể được xác định bởi cácphương pháp phân tích khác nhau tiếp theo như :

Phân tích dịch pha loãng các chất chiết (Aroma Extract Dilution Analysis AEDA)

Phân tích dịch cô đặc các chất chiết (Aroma Extract Concentration Analysis AECA)

CharmAnalysis TM (Combined Hedonic Aroma Response Measurement)

Dưới đây một số tìm hiểu về các chất mùi chìa khóa trong pho mát được tổnghợp từ các nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới sử dụng phương pháp phântích GC/O

2 Ch t th m trong s a và các ph m s a thanh trùng ti t trùng ơm trong sữa và các phẩm sữa thanh trùng tiệt trùng ữa và các phẩm sữa thanh trùng tiệt trùng ẩm sữa thanh trùng tiệt trùng ữa và các phẩm sữa thanh trùng tiệt trùng ệt trùng

2.1 Các chất tạo hương thơm trong sữa tươi

Sữa bò mới vắt : >400 chất bay hơi, mùi nhẹ, dễ chịu, các thành phần chất thơm cótrong sữa được trình bày trong bảng 2

2.2 Các hợp chất tạo ra bởi sự gia nhiệt

2.2.1 Mùi của sữa qua xử lí nhiệt

Trong quá trình thanh trùng, tiệt trùng thường gây ra mùi nhiệt và mùi nhiệt được coilà mùi bình thường của sữa

Nếu quá nhiệt hơn nữa sẽ tạo ra mùi caramen (mùi đường cháy)

Mùi nấu do H2S gây nên do sự phân hủy của protein

protein H2SMùi caramel do aldehyt mạch vòng tạo nên:

2.2.2 Mùi nấu:

Do hợp chất hydrogen sulfite với một số các hợp chất sunfua khác

2.2.3 Mùi thanh trùng nhanh:

 Ở chế độ thấp(72oC, 15s): mùi nhẹ, vết hydrogen sulfir

 Ở chế độ trung bình (75oC, 20s): mùi rõ nét hơn nhưng thành phần hươngkhông thay đổi

 Ở chế độ cao (85oC, 20s): xuất hiện mùi nấu, đôi khi có mùi caramen hóa

 Ở 100- 2000C người ta có thể xác định được các chất dễ bay hơi có trong sữaqua quá trình chế biến và bảo quản: Carbon monoxide, carbon dioxide,hydrogen, methane, và các hydrocarbon khác, đặc biệt là các hợp chất carbonylthường bị oxi hóa các chất thơm trong các sản phẩm sữa

Mùi hoa quả nhẹ trong sữa thanh trùng sau 4 tuần bảo quản, tạo nên do một số alkanol

2-2.2.4 Mùi caramen hóa:

Phản ứng caramen hóa đường và phản ứng Maillard do hợp chất bay hơi dị vòngđóng vai trò quan trọng tạo hương caramen này

2.2.5 Phản ứng Maillard:

Trong sữa có nhiều loại đương khử cùng với các amino axit, dưới tác dụng của nhiệt

độ chúng chúng xảy ra phản ứng maillard, phản ứng này làm cho màu sữa sẫm lại vàlàm mất mùi của sữa

Tóm lại trong sữa tồn tại các nhóm chất thơm sau:

Bảng 3 Các hợp chất tạo ra bởi sự gia nhiệt

Chất béo

khácAxeton

Dimethyl sulfuaDimethyl sufonIso-ButylraldehytPhenyl

Axetaldehyt

Axetylpropio nyl

Pentanon-3 Hydroxy-3- Pentanon-2

Hydroxy-2-Bảng 2 Nồng độ của hợp chất bay hơi có trong các mẫu sữa (µg/kg)Compound Raw1% Raw 3% UHT1% UHT3% Past A0% Past A1% Past A2% Past A3% Past B0% Past B1% Past B2% Past B3%2-

Nonanal 1.40bcd 1.36bcd 1.71cd 3.92f 1.21abcd 0.65abc 1.28abcd 1.15abcd 1.80e 0.53ab 0.28a 0.42ab

Raw: Mẫu sữa tươi nguyên chất có hàm lượng chất béo 1% và 3%

UHT: Mẫu sữa tiệt trùng có hàm lượng chất béo 1% và 3%

a - f: Các chữ cái khác nhau thể hiện cùng một hợp chất nhưng khác nhau ở loạimẫu

1Past A và Past B: Tên gọi thương mại của 2 mẫu sữa thanh trùng pasteur khácnhau và có hàm lượng chất béo 0%, 1%, 2% và 3%

2BQL: Giới hạn xác định số lượng thấp

3 H p ch t th m trong s a chua ợp chất thơm trong sữa chua ơm trong sữa và các phẩm sữa thanh trùng tiệt trùng ữa và các phẩm sữa thanh trùng tiệt trùng

Sữa chua là sản phẩm được biết đến nhiều và phổ biến trên khắp thế giới Trạng thái,mùi vị của sữa chua ở mỗi vùng mỗi miền khác nhau, đặc biệt là độ đặc hoặc loãngphụ thuộc vào thị hiếu của mỗi nước

Sữa nguyên liệu để sản xuất sữa chua cần chọn loại có chất lượng cao:

+ Độ vệ sinh an toàn thực phẩm cao, tổng số vi khuẩn thấp

+ Không chứa kháng sinh (penicillin, streptomycin…), bacteriophage (thựckhuẩn thể)

+ Không chứa các chất tẩy rửa, chất sát khuẩn (các chất đó còn sót lại sau quátrình rửa…), những chất ngăn cản quá trình lên men

Tại nhà máy có sự kiểm tra nghiêm ngặt các chỉ tiêu: độ tươi, độ sạch, tổng chấtkhô, hàm lượng chất béo, cảm quan

3.1 Quy trình sản xuất sữa chua

Nước gia nhiệt

3.2 Các chất thơm đặc trưng của sữa chua

Trong sữa chua các thành phần chất thơm được hình thành chủ yếu trong quá trình lên men, bởi các củng lên men lactic

Bảng 4 Một số chất thơm trong sữa chua

Các chất bay hơi Tác nhân vi sinh

vật Vai trò trong chất thơm Nguồn cơ chất

Axetaldehyt

Lb.Bulgaricus

Lb Juguti Str.thermophilus

Các hợp chất thơmchủ yếu LactozaAxit aminDiacetyl Axeton

Lb.Bulgaricus

Lb Juguti Str.thermophilus Lb.acidophilus

Mùi thơm và là

mùi chính trongcác sản phẩm từsữa

Axit xitricvà lactoza

Axeto,

Butanon-2 axeton,

Ethanol

Vi sinh vật trongsữa chua

Rất ítRất ítKhông có

Chất béo, lactoza

Các axit bay hơi

Str.thermophilus Lb.bulgaricus Lb.jugurti Lb.acidophilus

Tạo ra sự cân đốicho hợp chất thơm

Lactoza – chất béovà protein

3.3 Sự tạo thành các chất thơm trong quá trong quá trình sản xuất, chế biến 3.3.1 Trong qúa trình chế biến

Trong quá trình chế biến các hợp chất thơm được tạo ra trong quá trình gia nhiệt (như

đã trình bày phần trên)

Ngoài ra hương thơm được ta ra trong quá trình lên men lactic:

3.3.2 Trong quá trình bảo quản

Do trong sữa chua có nhiều chất béo, protein nên trong quá trình bảo quản dưới tác dụng của các vi sinh vật, thực hiện các quá trình chuyển hóa chất béo, protein tạo ra các hợp chất thơm

3.3.3 Chuyển hóa chất béo

Quá trình thủy phân và oxi hóa axit béo tạo aldehyt, metyl xeton … cùng với sản phẩmcủa các quá trình chuyển hóa các chất protein, lactoza tạo nên mùi vị hài hòa đặc trưngcho sản phẩm

Trong quá trình lên men và bảo quản chất béo bị oxy hóa theo chu trình β oxy hóathành các axit béo, từ axit béo chuyển hóa thành các sản phẩm sau:

3.3.4 Con đường sinh hóa tạo chất thơm từ protein

Protein của sữa mà thành phần chính là casein nhờ proteaza của vi khuẩn lactic thủyphân phá vỡ các liên kết peptit, disufit… tạo thành các plypeptit, peptit và cuối cùng làaxit amin Các axit amin tự do tham gia hàng loạt các phản ứng oxi hóa khử tạo thànhcác chất có mùi vị đặc trưng cho từng sản phẩm (axít béo, xeton, axit amin, aldehyt,NH3, CO2 )

3.3.5 Con đường tạo Axetaldehyt từ lactoza

Trong sữa đường lactoza chiếm hàm lượng tương đối lớn, nhờ các vi sinh vật mà đường lactoza chuyển hóa thành axetaldehit, rồi từ axetaldehit chuyển hóa thành các

Sự hình thành 2- butanol từ diaxetyl và axeton

Từ axit piruvic lại tiếp tục decarboxylaza để tạo thành axetaldehyt và diaxetyl là chấtthơm cho sản phẩm Sau đó, axetoin và diaxetyl tiếp tục được chuyển hóa tạo thành 2-butanol là chất không mùi vị trong khoảng 24h đặc biệt là khi làm lạnh thì quá trìnhchuyển hóa bị dừng lại do đó hương thơm được bảo tồn

4 Các chất thơm trong pho mát

4.1 Giới thiệu chung về pho mát:

Pho mát là một sản phẩm thu được sự ngưng tụ sữa bò, dê, cừu Phần lớn phómát làm từ sữa bò Sữa được kết tủa với chất vị toan - présure - vón thành cục, đượcchắt bỏ nước, đóng thành bánh trong các khuôn, để ủ trong hầm trên các kệ cho đủngày tháng mới đem ra thị trường bán

Hiện nay, trên thế giới có khoảng hơn 1.400 loại pho mát, trong đó Pháp có tớihơn 400 loại, được chia thành một số nhóm chính như sau:

- Pho mát tươi ( fromage trắng, petit suisse ) là sữa tươi lên men lactique, rất ítlactose, thường cho trẻ nhỏ ăn để có lượng calcium cho cơ thể

- Pho mát lên men:

o lên men, mềm

o lên men, bì da cứng (Brie, Camembert…)

o lên men vỏ bì được lau rửa (Livarot, Munster…)

o lên men, mốc ở bên trong ruột (bleu như Camembert, Roquefort )

o Pho mát sữa kết tủa không nấu chín, được ép bỏ nước (Reblochon, Cantal…)

o Pho mát sữa kết tủa được nấu chín, ép bỏ nước (Gruyère, Comté,Emmenthal )

o Pho mát nhẽo, chảy (fondus)

- Ngoài ra, có một số pho mát không làm bằng sữa nấu chín hay hấp khử trùngmà làm từ sữa sống

Thành phần chính của pho mát gồm các chất béo, protein, các chất khô Đối vớicác loại pho mát khác nhau thì thành phần các chất cũng rất khác nhau Bảng dưới đâylà thành phần các chất có trong 3 loại pho mát rất phổ biến ở Pháp:

Pho mát được coi là một thành phần không thể thiếu được trong bữa ăn củangười Châu Âu, trong đó, Hy Lạp là nước có mức sử dụng bình quân đầu người caonhất trên một năm với 27.3kg/người/năm, Pháp đứng thứ hai với 24kg/người/năm,Italia là 22,9kg/người/năm

Ngay từ thế kỷ 18, công nghệ sản xuất pho mát dạng công nghiệp đã ra đời Đốivới mỗi loại pho mát khác nhau thì công nghệ sản xuất khác nhau nhưng nhìn chungđều có các giai đoạn cơ bản như sau:

4.2 Nghiên cứu thành phần các chất tạo mùi chìa khóa trong pho mát:

Theo các nhà khoa học, trong pho mát có hơn 600 chất tạo mùi (Maarse và Visscher,1989), tuy nhiên, chỉ có một số chất trong đó tạo ra mùi đặc trưng cho pho mát

4.2.1 Các hợp chất trung tính

a Rượu

Nhiều con đường dẫn đến sự tổng hợp sinh học các chất rượu trong pho mát đãđược nghiên cứu : chuyển hóa lactose, sự khử methyl ketone, chuyển hóa các axitamin, sự chuyển hóa của linoleic axit (Molimard và Spinnler, 1996)

Trong số các hợp chất rượu, chất được coi như là chất mùi chìa khóa của nhiềuloại pho mát là 1-octen-3-ol Linoleic và linolenic axit là những tiền chất của các chấtmùi chứa 8 cacbon như hợp chất này Trong nhiều loại pho mát xốp như Camembert