Giáo trình công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa Lê Văn Việt Mẫn tập 1

SẢN XUẤT SỮA TƯƠI TIỆT TRÙNG VỚI THIẾT BỊ HIỆN ĐẠI VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TIÊN TIẾN Nhà máy Sữa Việt Nam được trang bị dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng với thiết bị hiện đại và công nghệ sản xuất tiên tiến hàng đầu hiện nay. Nhà máy hoạt động trên một dây chuyền tự động, khép kín, từ khâu nguyên liệu đầu vào đến đầu ra sản phẩm. Sữa tươi sau khi được kiểm tra chất lượng và qua thiết bị đo lường, lọc sẽ được nhập vào hệ thống bồn chứa lạnh (150 m3bồn) Khu vực tiếp nhận sữa tươi nguyên liệu Các bồn chứa lạnh 150m3bồn Từ bồn chứa lạnh, sữa tươi nguyên liệu sẽ qua các công đoạn chế biến: ly tâm tách khuẩn, đồng hóa, thanh trùng, làm lạnh xuống 4 oC và chuyển đến bồn chứa sẵn sàng cho chế biến tiệt trùng UHT. Máy ly tâm tách khuẩn, giúp loại các vi khuẩn có hại và bào tử vi sinh vật. Máy ly tâm tách khuẩn Tiệt trùng UHT: Hệ thống tiệt trùng tiên tiến gia nhiệt sữa lên tới 140 oC, sau đó sữa được làm lạnh nhanh xuống 25 oC, giữ được hương vị tự nhiên và các thành phần dinh dưỡng, vitamin khoáng chất của sản phẩm. Sữa được chuyển đến chứa trong bồn tiệt trùng chờ chiết rót vô trùng vào bao gói tiệt trùng. Hệ thống tiệt trùng UHT Nhờ sự kết hợp của các yếu tố: công nghệ chế biến tiên tiến, công nghệ tiệt trùng UHT và công nghệ chiết rót vô trùng, sản phẩm có thể giữ được hương vị tươi ngon trong thời gian 6 tháng mà không cần chất bảo quản Hệ thống máy rót Các robot LGV vận hành tự động sẽ chuyển pallet thành phẩm đến khu vực kho thông minh. Ngoài ra, LGV còn vận chuyển các cuộn bao bì và vật liệu bao gói đến các máy một cách tự động. Hệ thống robot LGV có thể tự sạc pin mà không cần sự can thiệp của con người. Robot LGV tự động Robot đang tự đi tìm bình ắc quy được nạp đầy điện để thay cho mình khi hết năng lượng Kho thông minh hàng đầu tại Việt Nam, diện tích 6000 m2 với 20 ngõ xuất nhập, có chiều dài 105 mét, cao 35 mét, gồm 17 tầng giá đỡ với sức chứa 27168 lô chứa hàng. Nhập và xuất hàng tự động với 15 Xe tự hành RGV (Rail guided vehicle) vận chuyển pallet thành phẩm vào kho và 08 Robot cần cẩu (Stacker Crane) sắp xếp pallet vào hệ khung kệ. Việc quản lý hàng hoá xuất nhập được thực dựa trên phần mềm Wamas. Hàng hoá tại kho thông minh Hệ thống vận hành dựa trên giải pháp tự động hoá Tetra Plant Master, cho phép kết nối và tích hợp toàn bộ nhà máy từ nguyên liệu đầu vào cho đến thành phẩm. Nhờ đó nhà máy có thể điều khiển mọi hoạt động diễn ra trong nhà máy, theo dõi và kiểm soát chất lượng một cách liên tục. Hệ thống Tetra Plant Master cũng cung cấp tất cả dữ liệu cần thiết giúp nhà máy có thể liên tục nâng cao hoạt động sản xuất và bảo trì. Ngoài ra, hệ thống quản lý kho Wamas tích hợp hệ thống quản lý ERP và giải pháp tự động hoá Tetra Plant Master mang đến sự liền mạch thông suốt trong hoạt động của nhà máy với các hoạt động từ lập kế hoạch sản xuất, nhập nguyên liệu đến xuất kho thành phẩm của toàn công ty.

L Ê V Ă N V IỆ T M Ẫ N

GIẢO THỈNH

GÔNG NGHỆ SÂN XIIẤT CÁC SẢN PHAM

TỪ SỮA VÀ THỨC UỐNG PHA CH Í

T Ậ P 1

CÔNG NGHỆ SẢN XUAT CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA

THƯ VIỆN ĐH NHA TRANG

300002

^ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP Hồ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Lê Văn Việt Mân

GIẤO TRÌNH

CÔNG NGHỆ SẴN XUẤT CÁC SÂN PHẨM

Từ SỮA VÀ THỨC UỐNG PHA C H Í

TẬP 1

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA

TP HỒ CHÍ MINH - 2010

MỤC LỤC

P h ẫ n 1: NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN SỮA 9

1.3 Vắt sữa, vận chuyển và bảo quản sữa trước khi chế biến 50

1.3.2 Quá trình vận chuyển sữa từ nơi thu hoạch về nhà máy

P hần 2: CÁC QUÁ TRÌNH c ơ B Ả N TRONG CÔNG NGHỆ

3.4.3 Quy trình công nghệ sản xuất sữa bột nguyên cream 234

3.4.5 Quy trình công nghệ sản xuất sữa bột tan nhanh

3.4.6 Quá trình lecithin hóa trong công nghệ sản xuất sữa bột 243

3.6.3 Công nghệ sản xuất phô mai mềm không qua giai đoạn

3.6.4 Công nghệ sản xuất phô mai mềm và bán mềm

3.6.5 Công nghệ sản xuất phô mai bán cứng, cứng và rất cứng 295

Ngành công nghiệp thực phẩm bao gồm nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau như chế biền lương thực; sản xuất bánh, kẹo; chế biến rau, quả; chè biên trà, că phè, ca cao; sản xuất dầu béo; chế biến thịt, thủy sản; sản xuât các sảh phẩm từ sữa; sari xuất thức uống pha chế, thức uống lèn men

Trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành Công nghệ thực phẩm tại Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, các kiến thức công nghệ thuộc hai lĩnh vực: sản xuất các sản phẩm từ sữa

và sản xuất thức uống dạng pha chế được gộp chung lại trong nội dung môn học “Công nghệ sản xuất các săn phẩm từ sữa và thức uống pha chế” Đây là một trọng sô' các môn học chuyên ngành của sinh viên đang theo học tại trường Mục tiêu của môn học nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức về nguyền phụ liệu, quy trình sản xuất và chỉ tiêu đánh giá chất lượng các săn phẩm thuộc hai lĩnh vực nói trên.

Do sự khác biệt về thành phần hóa học và các tính chất của nguyên liệu, cơ sở khoa học của công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và các sản phẩm thức uống dạng pha chế là khác nhau Do đó, nội dung môn học đõ, được biên soạn thành 2 quyển sách riêng biệt

đ ể lầm tài liệu tham khảo cho sinh viên Quyển “Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa* đã được xuất bản lần đầu tiên vàố năm 2004 Đến năm 2006, quyển “Công nghệ sản xuất thức uống” được xuất bản

Cả hai tài liệu nổi trên đều do Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.

Hồ Chí Minh xuất bản Từ đó đến nay, các quyển sách này đã được nối bản và tái bản.

Lần này, chúng tôi biên soạn lại nội dung của hai quyển sách nói trên với mục đích làm giáo trình môn học “CÔNG NGHỆ S A N XUAT CAC S Ẩ N PHẨM TỪ SỮA VÀ THỨC UỐNG PHA CHẾ* cho sinh viển Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quôc giữ TP Hô Chí Minh Các đề mục trong giáo trình được bố cục theo đề cương môn học “Công nghệ sản xuất các săn phẩm từ sữa và thức uống pha chế”

dã được H ội đồng khoa học của Khoa và Trường phê duyệt.

Giáo trình được chia thành hai tập:

Tập i: “Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa”

Tập 2: “Công nghệ sản xuất thức uống pha chế”

Quyển sách này là tậ p 1 của giáo trình nói trên Nội dung tập 1 gồm có 3 phần chính:

Phần 1 giới thiệu về sữa nguyên liệu: thành phần, tính chất, hệ

vi sinh vật trong sữa, những điều cần lưu ý trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và bảo quản sữa tươi trước khi chế biến.

Phần 2 gồm các quá trinh cơ bản trong công nghiệp chế biến sữa Đó là các quá trinh vật lý, hóa lý và sinh học.

Phẩn 3 trình bày công nghệ sản xuất một số sản phẩm tiếu biểu

từ sữa như sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa cô đặc, sữa bột, sữa lên men (yaourt, kefir), phô mai, bơ và kem Trong phần này, một sổ

kỹ thuật mới trong các quy trinh chế biến sữa đã được giới thiệu như thanh trùng sữa bàng phương pháp vi lọc, cô đặc sữa trong sản xuất yaourt bằng phương pháp thẩm thấu ngược hoặc siêu lọc, vi bao chất béo đ ể làm tăng chất lượng và hiệu suất thu hồi sản phẩm trong quả trinh sấy phun sản xuất sữa bột

Tập 1 của quyển giáo trình này cũng là tài liệu tham khảo cho các bạn đọc đang công tác trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm từ sữa.

Chúng tôi mong nhận được ỷ kiến đóng góp của bạn đọc về

nội dung quyển giáo trình để những lần tái băn sau sách được hoàn chỉnh hơn.

Thư từ góp ý xin gửi về: Bộ môn Công nghệ thực phẩm> Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 268 Lý Thường Kiệt, Q.10, TP Hồ Chí Minh, Điện thoại: (08) 38 64 62 51.

Tác giả PGS TS Lê Văn Việt Mẫn

PHẨN 1 NGUYÊN LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP

CH Í BIẾN SỮA

th ế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa

bò, sữa dê và sữa cừu Ớ nước ta, sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm Trong quyển sách này, chúng tôi chỉ đề cập đến nguồn nguyên liệu sữa bò và các sản phẩm chế biến công nghiệp từ sữa bò

Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng p-caroten có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt Sữa gầy (sữa đã được tách béo - skimmilk) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò

có mùi rấ t đặc trưng và vị ngọt nhẹ

B ả n g 1.1 Một sô' chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò

Đại lượng Đdn vị đo Giá trị Đại lượng Đờn vj do Giá trị

Nhiệt dung riêng Thế oxy hóa khử Sức căng bề mặt d 20°c

cal/g.°c y

dynes/cm

0,933 + 0,954 0,10 Ỷ 0,20 50

Tỷ trọ n g sữ a

Tỷ trọng sữa do hàm lượng các chất khô trong sữa quyết định

Các chất béo có tỷ trọng nhỏ hợn 1g/cm3 Hàm lượng chất béo trong

sữa càng cao thì tỷ trọng của sữa sẽ càng thấp

Khi biết được thành phần khối lượng các chất béo và các chất không béo có trong sữa, ta có thể tính được tỷ trọng của sữa (ở 15,5°C) theo công thức sau:

1.1.1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ

trong đó:

12 PHẨN 1

- F {fat) là hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng)

- SN F (solids non fat) là hàm lượng các chất khô không béo trong sữa (% khôi lượng)

- w {water) là hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng).

Đ iể m đ ô n g đ ặ c c ủ a sữa: Thường dao động trong khoảng

từ -0 ,5 4 -ỉ- -0,59°c Người ta thường sử dụng chỉ tiêu này dể kiểm tra xem sữa tươi có bị pha loãng với nước hay không

Tuy nhiên, khi xử lý sữa ở nhiệt độ cao, điểm đông đặc của sữa

sẽ gia tăng do sự kết tủa của một số muối phosphate có trong sữa

1.1.2 THÀNH PHẦN 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

Khi nói đến thành phần hóa học của sữa, các nhà sản xuất thường quan tâm đến giá trị pH và độ chua

G iả tr ị p H c ủ a sữ a

Giá trị pH thường được xác định ở 20°c Theo định nghĩa:

pH = -lg[H +]

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

Sữa non (colostrum) - tức phần sữa đầu tiên trong một chu kỳ tiết

sữa của động vật - có giá trị pH thường thấp hơn và khoảng bằng 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

Độ ch u a

Trong công nghiệp thực phẩm, độ chua sản phẩm được xác định bằng phương pháp chuẩn độ Hiện nay trên th ế giới, độ chua của sữa thường được biểu diễn bằng độ Soxhlet Henkel (°SH), độ Thorner (°Th) hoặc độ Dornic (°D)

°SH: là số ml dung dịch NaOH N/4 cần th iết để chuẩn độ 100ml

sữa có bổ sung vài giọt chĩ thị phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây Các nước Trung Âu thường sử dụng đơn

vị này Sữa bò tươi có độ chua trung bình 7°SH

°Th: là số ml dung dịch NaOH N/10 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp 100mZ sữa và 200ml nước cất có bổ sung vài giọt chỉ thị phenolphtalein cho

đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây Thụy Điển, Nga, Ucraina, Belarus sử dụng đơn vị này Sữa bò bình thường có độ chua 17°Th

°D: là số ml dung dịch NaỔH N/9 cần th iết để chuẩn độ 100ml

sữa có bổ sung vài giọt chĩ thị phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây Hai nước Pháp và Hà Lan thường dùng đơn vị này dể biểu diễn độ chua của sữa

B ả n g 1.2 Mối liến hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa

B ả n g 1.3 Thành phần hóa học sữa của một số động vật và người

14 PHẨN 1

B ả n g 1.4 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng)

C ác th àn h phần chfnh Khoảng biến thiên Giá trị trung bình

Tổng các chất khô (Total solids-TS hoặc Dry matter-DM) được

hiểu là hàm lượng các chất còn lại trong sữa sau quá trình bài khí và làm bốc hơi toàn bộ lượng nước (dạng không liên kết) có trong sữa Đại lượng này thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm (%) khối lượng

Chất khô không béo (Solids non fat - SN F ): là hiệu số giữa tổng các chất khô (T S ) và hàm lượng chất béo trong sữa Từ bảng 1.4, ta

suy ra giá trị trung bình của hàm lượng chất khô không béo trong sữa

bò là 13,0 - 3,9 = 9,1%

i) Đ ường 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 a-lactose monohydrate CÌ2H22O1 1.H2O (phân tử a-lactose ngậm một phân tử nước)

- Dạng P-lactose anhydrous C12ĨỈ22O11 (phân tử (3-lactose khan)

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

OH H OH H OH H OH p-D-galactopyranose u-D-glucopyranose ỊVD-galactopyranose [i-D-glucopyranose p-D-galactosido-1,4ư-D glucose iỉ-D-galactosido-1,4p-D glucose

«-lactose H actose

H ìn h 1.1 Công thức cấu tạo phân tử a- và (3-lactose

B ả n g 1.5 Một sô tính chất vật lý của lactose

Đại lượng Đơn vị đo a-lactose monohydrate p-lactose anhydrous Phân tử lượng

342 242 50 +35

Khi ta hòa tan đường a-lactose monohydrate dạng tinh thể vào nước, góc quay cực của dung dịch sẽ là +89,4° Nếu giữ dung dịch này

ở nhiệt độ phòng, sau 24 giờ góc quay cực sẽ giảm xuống giá trị +55°

Đó là do một số phân tử a-lactose monohydrate đã chuyển sang dạng P-lactose anhydrous Khi đó, trong dung dịch sẽ tồn tại cân bằng:

L-a-lactose monohydrate ■« * L-/3-lactose anhydrous

Việc giảm giá trị góc quay cực của dung dịch a -lactose

monohydrate sẽ diễn ra với tốc độ nhanh hơn nếu pH dung dịch được

kiềm hóa về giá trị 9,0 hoặc dung dịch được gia nhiệt ở 75°c.

B ảng 1.6 Tỷ lệ thành phần a-lactose monohydraíe và /3-lactose anhydrous (theo khối lượng) ở trạng thái cân bàng trong dung dịch tại

các giá trị nhiệt độ khác nhau

74 và fructose là 173 thì độ ngọt của lactose chỉ đạt 16

Lactose có thể bị thủy phân tạo ra hai monosaccharide là

glucose và galactose bởi enzyme p-galactosidase (lactase).

Các đường đơn giản như glucose, fructose, saccharose, cổ nhiều trong thực vật (hoa, trái cây các loại ) Tuy nhiên chỉ có sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên

Ngoài lactose, trong sữa bò còn có glucose (hàm lượng trung bình

lOmg/ỉ), galactose (20mg/l) và các hợp chất glucid chứa nitơ như N-

acetyl glucosamine, N-acetyl galactosamine, acid N-acetyl neuraminic, Tuy nhiên, hàm lượng của chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết

Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%;

Protein (95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%)

|!-lactoglobulin

«-lactalbumin Proteose-peptone Serum-albumin Immunoglobulio Các protein khác

Nucleotide Ure Acid uric

Phân đoạn protein trong Phân đoạn protein hòa tan

micelle (đông tụ ở pH = 4,6) - (không đông tụ ở pH = 4,6)

H ìn h 1.3 Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa

Để xác định hàm lượng nitơ tổng trong sữa, người ta sử dụng phương pháp Kjeldahl Tiếp theo, ta dùng dung dịch acid tricloacetic 12% để đông tụ tấ t cả các protein trong sữa Tiến hành lọc loại bỏ protein rồi đem dịch lọc đi xác định hàm lượng nitơ theo phương pháp Kjeldahl, từ đó ta sẽ suy ra được lượng nitơ phi protein trong sữa.

Khi thực hiện quá trình đông tụ sữa trong sản xuất phô mai, sữa tươi sẽ chuyển thành một hệ gồm có hai pha: rắn và lỏng Pha rắn được gọi là khối đông (curd), còn pha lỏng là huyết thanh sữa (lactoserum hoặc whey) Thành phần hóa học chủ yếu của huyết thanh sữa gồm có nước, các protein hòa tan, đường lactose, một số loại muối khoáng, vitamin Do hàm lượng của p-lactoglobulin và a-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 Ị3-lactoglobulin và a-lactalbumin

Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu về những protein thường gặp trong sữa

a- 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 citrate)

H ìn h 1.4 Cấu trúc micelle của casein

Mỗi micelle do khoảng 400-Ỉ-500 tiểu micelle (submicelleì hợp thành Tiểu micelle có dạng hình cầu, đường kính dao động 10-Ỉ-15nm

bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau Thành phần

18 PHẨN 1

các casein a s, p, và K trong tiểu micelle có thể thay đổi theo những tỷ

lệ khác nhau Các phận tử as và p-casein nằm tập trung tại tâm tiểu

micelle tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử K-casein được bố trí tại vùng biên tiểu micelle Phân tử K-casein có hai đầu: đầu ưa béo sẽ

tương tác với as và (3-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

Trong cấu trúc micelle, các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muôi phosphate calci Ca3(P04)2 và sự tương tác giữa các gốc kỵ nước Kích thước micelle phụ thuộc vào hàm lượng ion Ca2+ có trong sữa và

dao động trong khoảng 0,24-0,4^ưn Các tiểu micelle ở vùng biên trong

cấu trúc micelle thường chứa hàm lượng K-casein khá cao Do sự bố trí các đầu ưa nước của K-casein luôn hướng ra vùng biên nên chính các phân tử K-casein làm cho micelle hòa tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc của micelle trong sữa

B ả n g 1.7 Thành phần casein trong sữa bò

Phân tử lượng (Da)

S ố nhóm phosp h ate trong phân tử

23.6 0 0

25.1 5 0 25.3 9 0

Nếu tách K-casein ra khỏi micelle hoặc lấy đi phần ưa nước của

nó, cấu trúc micelle trở nên không ổn định Trong trường hợp này nêu như có mặt ion Ca2+ trong sữa, các micelle sẽ liên kết lại với nhau và tạo nên hiện tượng đông tụ casein

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

amin trong phân tử protein của chúng

T rật tự các nucleotide trong một gen nằm trên ADN trong nhân

tế bào sẽ quyết định cấu trúc bậc một của phân tử protein do gen mã hóa Các nghiên cứu thực hiện trên nhiều giống bò khác nhau tìm thấy rằng có bốn kiểu gen ở bò, được ký hiệu là A, B, c , D, cùng mã hóa cho phân tử a si-casein Do đó, phân tử a S!-casein có bốn kiểu cấu trúc bậc một tương ứng Tương tự, phân tử a s2 và (3-casein có lần lượt bốn và tám kiểu gen cùng mã hóa

Một số kiểu gen thường gặp ở các giống bò nuôi như gen B mã hóa cho phân tử a si-casein, gen A mã hóa cho phân tử a s2-casein, gen

At và A2 cùng mã hóa cho phân tử (B-casein Ngược lại, một số kiểu gen rấ t ít gặp như kiểu gen A mã hóa cho phân tử a si-casein chỉ tìm

thấy ở giống bò Frisonne Holstein.

aal-casein: do sự phân bố điện tích và các phần ưa béo không

đồng đều trên phân tử protein nên một đầu mạch a sl-casein tích điện

và có tính ưa nước, còn đầu mạch kia có tính kỵ nước Phân tử a sl- casein có cấu trúc lá xếp và vòng cung p

as2-caseirt: có tính ưa nước cao nhất trong các loại casein do

p h ân tử của nó chứa n h iều n h óm phosphoryl v à gốc cation.

p-caseỉn: có tính ưa béo cao nhất Phân tử |3-casein gồm 10%

cấu trúc xoắn a, 13% cấu trúc lá xếp p và 77% cấu trúc không trậ t tự.

K-casein: chỉ chứa một gốc phosphoryl Tương tự như (3-casein,

K-casein có tính lưỡng cực Đầu amino của phân tử protein thì ưa béo còn đầu carboxyl, rơi liên kết với nhóm glucid (gồm galactose, N-

a S2-casein (kiểu gen A)

p-casein (kiểu gen A2)

K-casein (kiểu gen B)

Kiểu gen Phân tử lượng

Immunoglobulin 1 ,9 - 3 ,3 IgGi, IgGỉ

IgA IgM

162.000, 152.000 400.000 950.000

gốc acid amin

B ả n g 1.10 Thành phần acid amin của một số protein hòa tan trong sữa

Acid amin

S ố g ế c acid amin trong

Acid amin

S ố gốc acid amin trong p-lactoglobulin

(kiểu gen A)

a-lactalbumin (kiểu gen B)

p-lactoglobulin (kiểu gen A)

a-lactalbumin (kiểu gen B)

a-lactalbum in: là protein dạng hình cầu Cấu trúc của nó gần

giống với lysozyme a-lactalbumin là một metalloprotein Trong mỗi phân tử có chứa một nguyên tử calci a-lactalbumin là một protein có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần các acid amin trong phân tử của

nó rấ t cân đối

Peptone-proteose: bao gồm những phân đoạn protein khác nhau

Chúng là sản phẩm thủy phân từ P-casein bởi plasmine Cùng với Ỵ- casein, đến nay người ta đã tìm thấy được ba phân đoạn khác nhau peptone-proteose từ quá trình thủy phân trên

Im m u n o g lo b u lin : đến nay vẫn chưa có n h iều 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 immunoglobulin trong sữa bò là IgG, IgA và IgM

Trong số các immunoglobulin, IgG được tìm thấy với hàm lượng cao nhất Trong sữa non, hàm lượng IgGi có thể chiếm đến 80% tổng khối lượng các protein hòa tan trong sữa

IgM là một glyco-protein Các nhà khoa học cho rằng cả IgG và IgM đều hoạt động như những kháng thể theo cùng một cơ chế là liên kết với kháng nguyên và tạo ra mạng lưới không gian ba chiều không tan.

IgA cũng có thể tìm thấy trong nước m ắt và các dịch tiêu hóa

Nó có chức năng chống nhiễm trùng đường ruột

Bê khi mới sinh ra không có ba loại immunoglobulin IgG, IgM

và IgA Tuy nhiên, sữa non của bò rấ t giàu ba loại kháng thể trên

Serum -album in: là một protein phân tử lượng lớn có nguồn gốc

từ máu và không đặc trưng cho sữa Thành phần của nó gồm có tấ t 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

Các p ro te in khác: bảng 1.11 giới thiệu những protein khác

được tìm thấy trong sữa bò

B ả n g 1.11 Những protein hòa tan khác trong sữa bò

Protein Phân tử lượng (Da) Hàm lượng (mg/L) Nguổn gếc

P ro te o se p e p to n e 3 28.000 300 T u ý ến vú Protein liên k ết với folate 30.000 6 - 1 0

Protein liên kết với vitamin B,2 43.000 0 1 o ro - ■

+) fc-microglobulin: protein này được tìm thấy trong các dịch cơ

thể và trên bề m ặt của các tế bào mầm p2-microglobulin là một

24 PHẦN 1

t h à n h p h ầ n của h ệ m iễ n dịch p2-m icroglobulin được h ìn h th à n h bởi

quá trìn h thủy phân protein từ phân đoạn tế bào bạch cầu

+) Osteopontin: đây là một glycoprotein đã được phosphoryl hóa

và có tính acid Chuỗi polypeptide của osteopontin có tấ t cả 261 acid

amin và có phân tử lượng là 29.283 Da Phân tử osteopontin có đến

50 vị trí có thể liên kết được với calci

+) Proteose peptone 3: người ta đã tìm thấy proteose peptone 3

cùng với các phân đoạn pentone-proteose khác trong sữa Tuy nhiên, proteose peptone 3 không phải là sản phẩm thủy phân từ p-casein bởi plasmin Protein này được sinh tổng hợp trong tuyến vú Proteose peptone 3 là một phosphoglycoprotein bền nhiệt Chuỗi đơn polypeptide của nó có tất, cả 135 acid amin với 5 vị trí phosphoryl hóa

và 3 vị trí glycosyl hóa Thành phần đường có trong proteose peptone 3

acetylgalactosamin và sialic acid Các nhà sản xuất cần lưu ý là proteose peptone 3 có khả năng tạo bọt và nhũ hóa rấ t tốt Do có tính chất bề mặt, proteose peptone có thể ngăn ngừa sự tiếp xúc giữa lipase

và cơ chất của nó trong sữa, từ đó hạn chế sự thủy phân chất béo

+) Các protein liên kết với vitamin: các nhà khoa học cho rằng

những protein này có thể cải thiện khả năng hấp thu vitamin trong đường ruột hoặc giữ vai trò ức chế một số vi sinh vật đường ruột do gây ra sự thiếu hụt vitamin cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của chúng Đối với protein liên kết với folate, một phân tử protein có thể liên kết được với một phân tử folate trong khoảng pH

là 5,5 - 8,0 Còn protein liên kết với vitamin D là một glycoprotein

Nó có cấu trúc tương tự như albumin từ máu bò và nó cũng có thể liên kết được vởi các acid béo mạch dài Riêng protein liên kết với vitamin Bi2 là transcobalamin Đây là một trong ba thành phần protein cùng tham gia vào quá trình hấp thu vitamin Bi2 ở động vật

mạch polypeptyde với phân tử lượng là 75.830 Da Mỗi mole

transferrin có thể liên kết được với hai mole sắt Ceruloplasmin còn

có tên gọi khác là ferroxidase Mỗi phân tử ceruloplasmin có thể liên kết được với 6 nguyên tử Cu

+) Angiogenin: trong sữa bò và máu bò, các nhà khoa học đã tìm

thấy hai loại angiogenin Angiogenin 1 là mạch polypeptide không bị glycosyl hóa Nó có tấ t cả 125 acid amin và 3 cầu disulphide Phân tử này có 64% trình tự các acid amin tương tự như angiogenin ở người

và 34% trình tự các acid amin tương tự như ribonuclease ở bò Angiogenin 2 là mạch polypeptide với 123 acid amin, 3 cầu disulphide

và 1 vị trí được glycosyl hóa (Asp 33) Phân tử angiogenin 2 có 57% trình tự các acid amin tương tự như angiogenin 1 Cả hai loại angiogenin đều có hoạt tính ribonuclease nhưng hoạt tính của angiogenin 2 thì thấp hơn Trong máu bò, vai trò của angiogenin là tham gia vào quá trình hình thành các động mạch, mao mạch và tĩnh mạch của hệ tuần hoàn Chức năng của angiogenin trong sữa bò hiện nay vẫn chưa rõ Một số nhà khoa học chọ rằng angiogenin trong sữa

bò có vai trò bảo vệ tuyến vú hoặc bảo vệ đường ruột của động vật non do chúng có hoạt tính ribonuclease •

+) Kininogen: có hai loại kininogen trong sữa bò, một loại có phân tử lượng cao (68.000 Da), loại còn lại có phân tử lượng thấp (17.000 Da) Enzyme kallikrein sẽ thủy phân phân tử kininogen 68.000 Da tạo ra bradykinin là một peptide có hoạt tính sinh học.

+) (Xj-acid g lycoprotein : protein n à y còn có tê n g ọ i k h ác là

orosomucoid Nó chỉ được tìm thấy trong sữa non a r acid glycoprotein

có chứa 5 nhóm glycan trong phân tử Đây là protein tham gia vào quá trình điều hòa hệ thống miễn dịch

+) Prosaposin: đây cũng là 1 glycoprotein Chuỗi polypeptide của prosaposin có chứa 525 acid amin Prosaposin giữ vai trò quan trọng trong quá trình hình thành, sửa chữa và bảo vệ hệ thần kinh Prosaposin là tiền chất của saposin A, B, c và D Đây là những protein hoạt hóa sphingoìipid Tuy nhiên, người ta khống tìm thấy các saposin trong sữa

+) Membrane protein: trong sữa còn có các protein màng

(membrane protein) Hàm lượng của chúng rấ t thấp Membrane

protein tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các h ạ t béo, góp phần làm ổn định hệ nhũ tương trong sữa Một số membrane protein

26 PHẨN 1

là những lipo-protein Lipid và nhóm các acid amin ưạ béo trong membrane protein sẽ tạo nên phần ưa béo và tương tác với lipid của các h ạ t cầu béo Ngược lại, phần ưa nước của chúng sẽ được bố trí tại vùng biên các h ạ t cầu béo và hướng vào nước

c- E n zym e

Năm 1881, lần đầu tiên Arnold phát hiện sự có m ặt của enzyme trong sữa bò Enzyme đầu tiên được tìm thấy trong sữa là lactoperoxydase Đến nay hàng trăm nghiên cứu công bố hơn 60 enzyme khác nhau đã tìm thấy trong sữa Chúng do tuyến vú tiết ra hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên Enzyme là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein 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 vai 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 m ặt một vài enzyme trong sữa và xem đó là một chỉ tiêu

để đánh giá chất lượng sữa Dưới đây, chúng tôi xin giới thiệu khái quát về một số enzyme quan trọng trong sữa bò

Bảng 1.12 Một số enzyme đã tìm thấy trong sữa bò

C a ta la s e

L acto p ero x y d ase

P e ro x y d e-d ism u tase

A spartate-am ino tra n sfe ra se

A lanine-am ino tra n sfe ra se Riboflavine kinase

P h o sp h o g lu co m u tase FMN adenylyl' tra n sfe ra se ADN polym erase

Thiosulfate cy an u re sulfure tra n s fe ra s e

EC: 3.4.11.1 Leucine am in o p ep tid ase

EC: 3.4 2 1 7 P lasm in e (alcaline p ro te ase)

EC: 3.6.1.1 Inorganic p y ro p h o sp h atase

EC: 3 6.1.3 A denosine trip h o sp h a ta se

EC: 3 6.1.9 N ucleotide p y ro p h o sp h a ta se

L-cystinyl di (3 naphthylam ide hy d ro lase

L -le u c y l-p -n a p h th y la m id e h y d ro la s e

L a cto p eroxydase: Enzyme này luôn có trong sữa động vật, nó

do tuyến vu tiế t ra Tuy nhiên, vi khuẩn leucocyte cũng có thể tổng hợp được lactoperoxydase Enzyme xúc tác phản ứng chuyển hóa oxy I'jf hydrogen peroxyde (H20 2) đến các chất oxy hóa khác Đây là một Tíietallo enzyme, nó có chứa Fe trong phân tử Phân tử lượng enzyme 'ã 82.000Z)a Enzyme có pH tối thích 6,8 Theo Luquet (1985), hàm

lượng trung bình lactoperoxydase trong sữa là 30mgỉl. Trong sữa non, hàm lượng enzyme thường cao hơn Khi đun nóng sữa đến 80°c trong /ài giây, lactoperoxydase sẽ bị vô hoạt

Catalase: được tìm thấy trong protein màng bao xung quanh

các h ạ t cầu béo Trong sản xuất phô mai, khi casein bị đông tụ, một

ố phân tử catalase cũng bị kết tủa theo Enzyme này xúc tác phản

la g phân hủy hydrogen peroxyde thành nước và oxy tự do Sữa tươi

từ những con vật khỏe mạnh chứa một lượng catalase rấ t thấp Sữa íìhiễm vi sinh vật thường có hoạt tính catalase rấ t cao Catalase là rnộl metallo enzyme (có chứa Fe trong phân tử) Phân tử lượng

‘ izyme là 240.000.Da Enzyme có pH tối thích khoảng 6,8^7,0 Vào : ĩối chu kỳ tiế t sữa của con vật, hoạt lực enzyme trong sữa thường

í ấ t cao Catalase bị vô hoạt ở 75°c sau thời gian 1 phút hoặc vô hoạt

ở 85t-68°C sau 30 phút.

Lipase: Người ta tìm thấy một hệ enzyme lipase trong sữa bò

Chúng xúc tác thủy phân liên kết ester trong triglycerid và giải phóng ra các acid béo tự do Trong sữa, một số lipase hấp phụ lên màng bao xung quanh các h ạt cầu béo, một số khác được tìm thây 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 m ộ t glycoprotein gồm hai tiếu phần.

Phân tử lượng mỗi tiểu phần là 50.000Da Enzyme này có giá trị pH tối ưu 8,9 Hàm lượng mLPL trong sữa chỉ khoảng l-ỉ-2mg/ỉ, 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

P hosphatase: Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu

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

Có hai dạng phosphomonoesterase trong sữa: phosphatase kiềm

và phosphatase acid

Phosphatase kiềm có pH tối thích là 9,6 Enzyme này được hoạ* hóa bởi Mg2+, Mn2+ và bị vô hoạt bởi Zn2+, Be2+, I2 Có khoảng 30-ỉ-4Ọ% lượng enzyme được phân bố trong các h ạt 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 enzyme này Người ta gọi đây là hiện tượng tái hoạt hóa của phosphatase kiềm và đến nay vẫn chưa tìm 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 (2°C) 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 và niken lại kìm 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, ta cần

g ia n h iệ t sữa đ ến 96°c và giữ ở n h iệ t độ n à y tron g th ờ i g ia n tối th iểu

là 5 phút Phosphatase acid bị vô hoạt bởi NaF

Trong suốt chu kỳ tiết sữa Ư bò, hoạt tính phosphatase acid trong sữa khá ồ’n định Ngược lại, hoạt tính phosphatase kiềm tăng dần vào khoảng cuối chu kỳ tiết sữa

30 PHẨN 1

Để kiểm tra sừa 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 sẽ bị phân hủy, giải phóng ra rượu tự do Sản phẩm này làm chuyển màu hóa chất đặc hiệu trên

L ysozym e: Đến nay, người ta đã trích ly và tinh sạch được

lysozyme từ sữa Đó là một glucosaminidase (hay muramidase) có phân

tử lượng khoảng 14.00018.OOODa và là một enzyme bền nhiệt

Lysozyme xúc tác phản ứng thủy phân liên kết p giữa acid muramic và glucosamine của mucopolysaccharide 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 130|ig/l, khoảng 3.000 lần thấp hơn trong sữa người (400mgll).

Proteose: Nhiều n g h iên cứu đã tìm thấy trong sữa có hoạt tính enzyme protease Các nhà khoa học đã đi sâu tìm hiểu nguồn gốc của các enzyme 'này: do tuyến vú tiết ra hay do vi sinh vật trong sữa 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 hai loại enzyme trên có mặt trong màng bao xung quanh các h ẩt 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 K-casein là ít bị tấn công nhất Sản phẩm thủy phân là Ỵ-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+8,0 Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80°c sau 10 phút

cao phần tử

- Rượu: phytol, palmitic, stearic, oleic vết

L ip id đơn g iả n : công thức tổng quát của triglyceride

CH?— 0 —co —R,

CH — O — c o — R,

I

CH., — 0 — 0 0 — R,

B ả n g ì 14 Thành phần các acid béo trong sữa

Tên acid béo Số nguyên

t ử c

% so vđi tổng lượng acid béo trong sữa

Nhiệt dộ nóng chảy (°C)

A arachidonic 20 Không lớn hơn 1,0 -4 9 ,5 Lỏng

Hàm lượng các acid béo không bão hòa trong sữa được xác định bởi chỉ số iod của chất béo

Chỉ số khúc xạ cửa sữa thay đổi phụ thuộc vào thành phần định tính và định lượng các acid béo có trong sữa Đối với sữá bò, chỉ số khúc xạ dao động từ 40-Ỉ-46

32 PHẨN 1

Nếu sữa chứa nhiều aeid béo nóng chảy ở nhiệt độ cao thì lipid sữa sẽ có “cấu trúc cứng” Ngược lại, sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ thấp thì lipid sữa sẽ có “cấu trúc mềm” hơn

N h ó m 2: hợp c h ấ t với sphingosihe (C18H37N02)

CHg— (CH2)12 — CH = CH — CH — OH

I

H?N— CH Sphingosinể H2C — OH

34 PHẨN 1

p-caroten

p-caroten (C40H56)

Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu, đường kính

dao động từ 0,1+20ụm Trong 1 ml sữa có khoảng 10^15 tỷ h ạ t cầu

béo Do đó, ta có thể xem sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước Các h ạ t cầu béo được bao bọc bởi một lớp màng lipo-protein tích điện

âm Các màng này có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa

Các h ạ t cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid và protein Sự sắp xếp các thành phần này trong h ạt cầu béo đến nay chưa dược nghiên cứu sâu Nhiều nhà khoa học cho rằng các phospholipid giữ vai trò “cầu nối trung gian” để liên k ết giữa các glyceride và protein Phân tử phospholipid có hai dầu: đầu ưa béo (khồng phân cực) sẽ tương tác với các phân tử glyceride ở tâm cầu; đầu ưa nước (phân cực) sẽ kết hợp với màng protein bao xung quanh

h ạ t cầu béo

Nếu ta không động hóa sữa tươi, trong thời gian bảo quản các

h ạ t cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau th àn h chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là agglutinin Do tỷ trọng các h ạ t béo nhỏ hơn nước nên chúng sẽ nổi lên bề m ặt sữa dưới tác dụng éủa lực đẩy Archimede và tạo nên váng sữa Khi đó trong sữa tồn tại hai pha lỏng tách biệt: pha trên cùng với thành phần chủ yếu là lipid; pha dưới có tỷ trọng lớn hơn gồm nước và một số chất hòa tan trong sữa như đường lactose, khoáng, một số protein

chất điện ly (electrolyte) Cùng với lactose, chúng góp phần cân bằng

áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động vật với áp lực máu

Thông thường vào cuối chu kỳ tiết sữa, đặc biệt khi con vật bị viêm vú, hàm lượng NaCl tăng vọt làm cho sữa có vị mặn.

Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khác như Zíi, Fe, I, Cu,

Mo Chúng cần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người Một

số nguyên tố độc hại như Pb, Às đôi khi cũng được tìm thấy ở dạng

Các vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm:

Vitamin hòa tan trong nước gồm: Bi, B2, B3, Bg, B6, c

Vitamin hòa tan trong chất béo gồm: A, D, E.

Nhìn chung, hàm lượng các vitamin nhóm B trong sữa bò thường

ổn định, là do chúng được tổng hợp chủ yếu bởi các vi khuẩn trọng ngăn thứ nhất dạ đày của nhóm động vật nhai lại và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tan trong chất béo

bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết

B ả n g 1.16 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò

Vitamin Hàmiuợng vitamin Hàm lượng ịmg/t) Vitamin , Hàm lượng

36 PHẨN 1

6Ỉ) H orm one

Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật Trong sữa bò, ta có thể tìm thấy nhiều loại hormone Ghủng được chia thành ba nhóm là proteohormone, hormone peptide và hormone steoride, trong số đó prolactine được nghiên cứu nhiều hơn cả Hàm lượng trung bình

prolactine trong sữa bò là 50ụgll, trong sữa non là 230\ig/l.

7i) Các hợ p c h ấ t k h á c

Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là C 02, Ơ2 và N2

Tổng hàm lượng cửa chúng chiếm từ 5% đến 6% th ể tích sữa Các chất khí trong sữa thường tồn tại ở ba dạng: dạng hòa tan, dạng liên

kết hóa học với các chất khác và dạng phân tán

Khí ở dạng hòa tan hoặc phân tán thường gây ra một số khó khăn trong các quy trình chế biến sữa Do đó, sữa tươi thường được qua xử lý bài khí trước khi chế biến

Thỉnh thoảng, người ta phát hiện trong sữa có cKứa các hợp chết hóa học khác như:

- Chất kháng sinh: peniciiline, chloramphenicol

- Chất tẩy rửa: nước javel, kiềm

- Pesticide: heptachlore và các epoxyde, aldride, dieldrine, chlordane

- Kim loại nặng

- Nguyên tô' phóng xạ, nitrate, độc tố vi sinh vật

Những hợp chất trên gây độc cho người sử dụng Hàm lượng

chúng trong sữa thường ở dạng vết Chúng bị nhiễm vào sữa từ nguồn

thức ăn động vật, từ thiết bị và dụng cụ chứa sữa, từ môi trường chuồng trại (không khí, đất ) hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên

1.1.3 CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÝ

Do có chứa các thành phần protein nên sữa dược xem là một hệ keo Ngoài ra, sự có m ặt của chất béo làm cho sữa có những tính chất của một hệ nhũ tương Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu một sể tính chất của hệ keo và hệ nhũ tương sữa

H ệ keo: trong sữa, các phân tử nước sẽ hình thành riện lớp vỏ

hydrate bao bọc xung quanh các micelle casein Đó là do những đầu

ưa nứớc của K-casein được bố trí trên bề mặt micelle và chúng luôn hướng ra phía bên ngoài Trong quá trình bảo quản, micelle trong sữa

sẽ thay đổi vê thành phần hóa học Cân bằng động giữa micelle casein và huyết thanh sữa được trình bày trên hình 1.6

H ìn h 1.6 Cân bằng động giữa micelle casein và huyết thanh sữa

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 hụyết thanh sữa

Ngược lại, 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 Và tiểu micelle có thể khuếch tán và tái liên kết lại với các micelle có trong sữa Sự thay đổi về thành phần hóa học của micelle casein sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nhiệt

độ và pH là hai yếu tố quan trọng nhất

Khi giảm nhiệt độ của sữa từ giá trị nhiệt độ phòng về 4°c, các phân tử P-casein sẽ từ từ thoát rạ khỏi cấu trúc của micelle Đo đó, hàm Ịượng “P-casein hòa tan trong huyết thanh” sẽ gia tăng (H.1.7) Nguyên nhân của hiện tượng trên là do P-caséin có các gốc ưa béo và

sự tương tác giữa các gốc ưa béo trong tiểu micelle thường bị yếu đi khi nhiệt độ giẫm Tương tự, hàm lượng calci liên kết với a si-casein

trong micelle cũng giảm đi khi sữa được bảo quản ở nhiệt độ thấp

W alstra và cộng sự (1999) cho rằng hàm lượng calci liên k ết với các loại casein khác trong micelle cũng biến đổi theo quy luật tương tự Ngược lại, chỉ số thể tích (tính theo đơn vị là ml/g chất khô casein) sẽ tăng khi nhiệt độ giảm Những biến đổi nói trên có thể được xem là

“thuận nghịch” Tuv nhiên, khi tăng nhiệt độ của sữa sau một thời

gian bảo quản lạnh ở 4°c, việc tái cấu trúc các micelle có th ể không

giống như là những micelle đã có trorig sữa trước khi được làm lạnh

Phân tử casein

Micelle casein Tiểu micelle

C a + P h o sp h a te

38 PHẨN 1

Gần chú ý là khi nhiệt độ giảm, các tính chất hóa lý của hệ keo

sẽ thay đổi theo như độ nhớt tăng, độ bền keo tăng, do đó hiệu suất đông tụ casein đối với tác nhân chymosin sẽ bị giảm đi đáng kể

Nhiệt độ (°C)

H ìn h 1.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến một số tinh chất của micelle casein Ớ mỗi giá trị nhiệt độ khảo sát, thời gian bảo quản sữa là 24

giờ, không hiệu chỉnh p H của sữa *

Khi tăng nhiệt độ, các micelle sẽ bị co lại Trong quá trình bị biến tíiịh nhiệt, whey protein có thể kết hợp với bề m ặt cùa micelỊe thông qua sự hình thành liên kết - S - S - Ví dụ như p-lactoglobulin có thể k ết hợp với K-cásein của micelle theo liên kết trên Những biến đổi nói trên đều là “không thuận nghịch”

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 (H.1.8) Tương tự, hàm lượng calei trong micelle cũng sẽ giảm đi khi giảm pH của sữa Tuy nhiên, để tách hoàn toàn calci ra khỏi micelle, giá trị pH của sữa phải thấp hơn điểm đẳng điện của casein

Calci phosphate giữ một vai trò quan trọng trong việc liên kết các tiểu micelle lại với nhau để hình thành nên cấu trúc micelle Sự thoát ra của calci và phosphate ở pH thấp sẽ làm cho micelle “trương nở”, đồng thời một số phân tử casein từ trạng thái keo cũng sẽ chuyển sang dạng hòa tan Khi đó, tương tác giữa những nhóm chức tích điện âm và dương sẽ giữ vai trò quan trọng trong việc định hình eấu trúc của micelle Ớ giá trị pH 4,6, casein sẽ đông tụ.

TT lộ Ca và p trong micelle Hàm lượng nưđc

H ìn h 1.8 Ả n h hưởng pH đến một số tính chất của micelle casein

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 ngừa

sự đông tụ của casein

Hệ n h ũ tương: sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước Mặc dù các

h ạ t béo trong sữa đã được baọ bọc bởi lớp màng với thành phần chủ yếu là membrane protein, chúng luôn có xu hướng kết hợp lại với nhau và dẫn đến hiện tượng sữa bị tách pha Quá trình tách pha ở sữa bao gồm những giai đoạn như sau:

+) Khi sữa được bảo qúản lạnh, các phân tử cryoglobulin sẽ kết tủa lên bậ mặt của các hạt có trong sữa, trong đó có các hạt béo Phức hợp cryoglobulin (thành phần chính là immunoglobulin M)

và lipoprotein; còn cớ tên gọị khác là agglutinin

+) Các h ạ t béo có cryoglobulin trên bề m ặt sẽ kết hợp lại với nhau để tạo thành những h ạt béo mới có kích thước lớn hom.+) Các hạt béo kích thước lứn bắt đầu nổi lên bề mặt của hệ nhũ tương.+) Các h ạ t béo kích thựớc lớn sẽ tiếp tục kết hợp với những h ạt béo có kích thước nhỏ hơn Chúng sẽ nổi lên bề m ặt hệ nhũ tươhg VỔỊ tốc độ nhaijh hơn

+) Cuối cùng, sữa bị tách pha với lớp chất béo nằm trên bề mặt

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách pha của sữa:

+) Nhiệt độ: khi nhiệt độ càng thấp thì quá trình tách pha trong sữa càng dễ xảy ra Ở nhiệt độ 37°c, sự tách pha trọng sữa ít khi xảy ra

+) Nồng độ agglutinin trong sữa: nồng độ agglutinin càng cao thì

sự tách pha xảy ra càng nhanh Thông thường, sữa non có hàm lượng agglutinin rấ t cao Càng về cuối chu kỳ tiế t sữa thì hàm lượng agglutinin trong sữa càng thấp

+) Kích thước các h ạ t béo: tốc độ lắng tỉ lệ nghịch với kích thước của các h ạt béo Ngoài ra, nếu các h ạt béo có kích thước nhỏ thì diện tích bề mặt của chúng sẽ lớn Khi đó, chúng phải cần một hàm lượng agglutinin nhiều hơn để kết hợp với nhau làm cho hiện tượng tách pha xảy ra

+) Hàm lượng béo trong sữa: khi tăng hàm lượng chất béo trong sữa thì sự tách pha sẽ xảy ra nhanh hơn

+) Sự khuấy trộn: trong quá trình bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp,

sự khuấy trộn sẽ làm cho agglutinin kết hợp lại với nhau, do

đó sự tách pha của chất béo sẽ xảy ra chậm hơn

+) Sự xử lý nhiệt: agglutinin có thể bị biến tính bất thuận nghịch khi nhiệt độ tăng cao Kết quả thực nghiệm cho thấy, nếu sữa được xử lý nhiệt ở 73°c hoặc cao hơn thì sự tách pha chất béo

sẽ chậm hẳn

+) Sự đồng hóa: phương pháp dồng hóa sữa bằng áp lực cao có thể làm m ất đi chức năng thúc đẩy hiện tượng tách pha trong sữa của agglutinin

1.2 HỆ VI SINH VẬT TRONG SỮA BÒ

1.2.1 NGUỒN GỐC HỆ VI SINH VẬT TRONG SỮA

Trong cờ thể động vật, sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa các vi sinh vật Tuy nhiên, khi kiểm tra sữa vừa mới vắt đựng trong các bình chứa (sử dụng phương pháp vắt sữa thủ công hoặc cơ giới hóa), ta thường phát hiện có rấ t nhiều nhóm vi sinh v ật khác nhau Nguồn gốc của các vi sinh vật trên xuất phát từ: Bầu vú của động vật cho sữa; người vắt sữa; thiết bị vắt sữa; th iết bị chứa; môi thường chuồng trại nơi diễn ra quá trình vắt sữa

ỉ) B ầ u vú đ ộ n g vậ t cho sữ a

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

Một số vi sinh vật tại khu vực bầu vú có thể chui vào các tuyến trong của núm vú Tuy nhiên, khi bò có tình trạng sức khỏe tốt thì số lượng vi sinh vật cư ngụ tại các tuyến trong của núm vú không nhiều

và thông thường chúng thuộc nhóm vi sinh vật “vô hại”, không sinh độc tố Mỗi lần vắt sữa, người ta thường tháo bỏ những dòng sữa đầu tiên Khi đó, các vi sinh vật cư ngụ tại tuyến trong của núm vú dễ dàng bị cuốn trôi theo Như vậy, ta sẽ hạn chế được sự nhiễm khuẩn khi thu hoạch sữa tươi

Trong trường hợp động vật bị bệnh viêm vú, số lượng vi sinh vật, đặc biệt là các vi khuẩn cư ngụ tại các tuyến trong núm vú sẽ tăng lên

rấ t nhiều Khi đó, sữa tươi dễ bị nhiễm nhiều vi sinh vật và có chất lượng kém Con vật cần phải được điều trị, nếu không sẽ gây ra những tổn th ấ t kinh tế đáng kể cho việc khai thác và chế biến sữa

Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng phương pháp thủ công, để hạn chế nhiễm Vi sinh vật vào sữa, ngứời vắt sữa phải có sức khỏe tốt và không mắc bệnh truỳền nhiễm Ngoài ra, tìn h trạng vệ sinh cơ th ể và các thao tác kỹ thuật của người vắt sữa cũng sẽ ảnh hưởng đến số lượng vi sinh vật có trong sữa

Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng máy, cần chú ý vệ sinh cẩn thận và vô trùng hệ thống dẫn sữa từ bầu vú con vật đến dụng cụ chứa Đây là một nguồn dễ gây nhiễm vi sinh vật cho sữa

3i) T h iế t bị c h ứ a sữ a

Các th iết bị hoặc dụng cụ chứa cần phải được vệ sinh sạch sẽ và

vô trùng (nếu có thể) trước khi đựng sữa tươi Đối với các hộ chăn nuôi bò sữa quy mô nhỏ, ý thức và phương pháp vệ sinh dụng cụ đựng sữa chưa được quan tâm đúng mức nên đây là nguồn gây nhiễm vi sinh vật phể biến cho sữa