Tìm hiểu về sự biến đổi của protein của trứng và sữa trong quá trình bảo quản, chế biến

Tìm hiểu về sự biến đổi của protein của trứng và sữa trong quá trình bảo quản, chế biến

LỜI MỞ ĐẦU



Ðặc điểm của cơ thể sống là trao đổi vật chất thường xuyên với môitrường bên ngoài Cơ thể lấy oxy, nước và thức ăn từ môi trường Khẩu phầncủa con người là sự phối hợp các thành phần dinh dưỡng có trong thực phẩm

và nước một cách cân đối thích hợp với nhu cầu của cơ thể

Những chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể sống là các chất sinh nănglượng bao gồm protein, lipit, gluxit và các chất không sinh năng lượng baogồm các vitamin, các chất khoáng và nước

Protein là thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất, chúng có mặt trongthành phần của nhân và chất nguyên sinh của các tế bào Quá trình sống là sựthoái hóa và tân tạo thường xuyên của protein Vì vậy, hàng ngày cần ăn vàomột lượng đầy đủ protein.

Protein của trứng sữa là loại aminoacid cần thiết cho cơ thể, tỷ lệ phùhợp nên dễ hấp thu, có thể hấp thu trên 94%

Việc nghiên cứu hệ thống, tính chất, chức năng và những biến đổi củaprotein trứng sữa trong quá trình chế biến và bảo quản là rất cần thiết trongthực tế sản xuất và đời sống



NỘI DUNG

GIỚI THIỆU CHUNG

Protein (Protit hay Đạm) là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc

đa phân mà các đơn phân là acid amin Chúng kết hợp với nhau thành mộtmạch dài nhờ các liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide) Các chuỗi này cóthể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc khônggian khác nhau của protein

Cấu trúc chung của axit amin

1 Vai trò dinh dưỡng của protein

- Protein là yếu tố tạo hình chính, tham gia vào thành phần các cơ bắp, máu,bạch huyết, hocmôn, men, kháng thể, các tuyến bài tiết và nội tiết Cơ thể bìnhthường chỉ có mật và nước tiểu không chứa protein Do vai trò này, protein cóliên quan đến mọi chức năng sống của cơ thể (tuần hoàn, hô hấp, sinh dục, tiêuhóa, bài tiết hoạt động thần kinh và tinh thần )

- Protein cần thiết cho chuyển hóa bình thường các chất dinh dưỡng khác, đặcbiệt là các vitamin và chất khoáng Khi thiếu protein, nhiều vitamin không pháthuy đầy đủ chức năng của chúng mặc dù không thiếu về số lượng

- Protein còn là nguồn năng lượng cho cơ thể, thường cung cấp 10%-15% nănglượng của khẩu phần, 1g protein đốt cháy trong cơ thể cho 4 Kcal, nhưng vềmặt tạo hình không có chất dinh dưỡng nào có thể thay thế protein

- Protein kích thích sự thèm ăn và vì thế nó giữ vai trò chính tiếp nhận các chế

độ ăn khác nhau Thiếu protein gây ra các rối loạn quan trọng trong cơ thể như

ngừng lớn hoặc chậm phát triển, mỡ hóa gan, rối loạn hoạt động nhiều tuyến nội tiết (giáp trạng, sinh dục), thay đổi thành phần protein máu, giảm khả năng miễn dịch sinh học của cơ thể và tăng tính cảm thụ của cơ thể với các bệnh nhiễm khuẩn Tình trạng suy dinh dưỡng do thiếu protein đã ảnh hưởng đến sức khỏe trẻ em ở nhiều nơi trên thế giới.

2 Giá trị dinh dưỡng của protein.

Các protein cấu thành từ các axit amin và cơ thể sử dụng các axit amin

ăn vào để tổng hợp protein của tế bào và tổ chức Thành phần axit amin của cơthể người không thay đổi và cơ thể chỉ tiếp thu một lượng các axit amin hằngđịnh vào mục đích xây dựng và tái tạo tổ chức Trong tự nhiên không có loạiprotein thức ăn nào có thành phần hoàn toàn giống với thành phần axit amincủa cơ thể Do đó để đáp ứng nhu cầu cơ thể cần phối hợp các loại protein thức

ăn để có thành phần axit amin cân đối nhất Có 8 acid amin cơ thể không thểtổng hợp được hoặc chỉ tổng hợp được một lượng rất ít đó là lizine, tryptophan,phenynalaninin, leucine, izoleucine, valine, treonine, methionine Người ta gọichúng là các axit amin cần thiết

Giá trị dinh dưỡng một loại protein cao khi thành phần axit amin cầnthiết trong đó cân đối và ngược lại Các loại protein nguồn gốc động vật (thịt,

cá, trứng, sữa) có giá trị dinh dưỡng cao, còn các loại protein thực vật có giá trịdinh dưỡng thấp hơn Biết phối hợp các nguồn protein thức ăn hợp lý sẽ tạonên giá trị dinh dưỡng cao của khẩu phần Ví dụ gạo, ngô, mì nghèo lizin cònđậu tương, lạc, vừng hàm lượng lyzin cao, khi phối hợp gạo hoặc mì hoặc ngôvới đậu tương, vừng , lạc sẽ tạo nên protein khẩu phần có giá trị dinh dưỡng

cao hơn các protein đơn lẻ

3 Nguồn protein trong thực phẩm.

- Thực phẩm nguồn gốc động vật (thịt, cá, trứng, sữa) là nguồn protein quý,nhiều về số lượng, và cân đối hơn về thành phần và đậm độ axit amin cần thiếtcao

- Thực phẩm nguồn gốc thực vật (đậu tương, gạo, mì, ngô, các loại đậu khác )

là nguồn protein quan trọng Hàm lượng axit amin cần thiết cao trong đậutương còn các loại khác thì hàm lượng axit amin cần thiết không cao, tỉ lệ cácaxit amin kém cân đối hơn so với nhu cầu cơ thể

A.HỆ THỐNG PROTEIN TRỨNG, TÍNH CHẤT VÀ CHỨC NĂNG CỦA CHÚNG,NHỮNG BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN.

6- Dây chằng

7- Màng noãn hoàn

8- Lòng đỏ

9- Đìa phôi

Cấu trúc của một quả trứng là hình elip: một đầu nhọn, một đầu tù, bao gồm:

- Màng ngoài vỏ là lớp tiểu bì protein dày 10 – 30μm ít tan trong nước, có tínhchất gần giống như colagen, có tác dụng hạn chế sự bốc hơi nước, ngăn ngừa

sự xâm nhập của vi sinh vật qua vỏ vào lòng trắng Vì thế nếu lau rửa hay cọxát làm tổn thương lớp màng này mà không có biện pháp bảo vệ (sát trùng,bao gói) thì vi sinh vật dễ xâm nhập vào trứng gây ung hỏng nhanh Sự tồn tạicủa lớp màng này là dấu hiệu đánh giá mức độ tươi mới của trứng

- Vỏ ngoài có cấu trúc mạng lưới protein trên đó có bám các tinh thể CaCO3

(90% khối lượng vỏ), MgCO3 (1%) và Ca3(PO4)2 (1%) Trên bề mặt vỏ cónhững lỗ nhỏ thấm khí: 10000 lỗ/trứng để cho phôi có thể hô hấp khi ấp trứng

- Màng trứng do các sợi protein-saccarit tạo nên có bề mặt dày 70μm Khi bịbiến tính nhiệt (luộc trứng) màng này trở nên dai và bền chắc, dễ tách khỏi

- Buồng hơi: trứng vừa mới đẻ thì màng trong dính vào vỏ Sau một thời gian,nhiệt độ của trứng giảm dần, khí và hơi nước trong ruột trứng thoát ra ngoàiqua các lỗ trên vỏ, thể tích ruột trứng giảm đi, ở đầu tù của trứng, lớp màngdần dần tách khỏi vỏ tạo nên buồng hơi Kích thước của buồng hơi tăng dần

- Lòng trắng (albumin) gồm 3 lớp: lớp ngoài lỏng (23%), lớp giữa đặc (57%),lớp trong lỏng (20%), khi bị vỡ thì chính lớp albumin đặc giữa bao lấy lòngđỏ.

Albumin là dịch thể gồm các protein hình cầu như: ovalbumin, conalbumin,ovogolbulin, flavoprotein , ovoglucoprotein, ovomacroglobulin, avidin và mộtprotein hình sợi là ovomuxin Trong albumin trứng còn có 0,5% glucoza tự do,đây là tác nhân gây nên phản ứng làm sẫm màu phienzim, có thể loại trừ phảnứng này bằng enzim glucooxidoza (đã được ứng dụng trong công nghệ)

- Dây chằng cũng là một loại albumin đặc để giữ cho lòng đỏ luôn ở trung tâmquả trứng Nếu trứng để lâu hay trứng bị hư hỏng thì lòng trắng trứng và dâychằng bị chảy loãng (vừa lòng trắng), khi đó lòng đỏ có thể bị di chuyển tự dohoặc trộn lẫn với lòng trắng trứng, khi trứng vỡ thì ruột trắng chảy loãng,không phân biệt được lòng đỏ Thành phần ovalbumin chiếm nhiều nhất lòngtrắng (58,4%), nó có 4 nhóm – SH và 2 cầu Đi-sunfua – S – S – , có khả năngtạo gel tốt, tạo bọt tốt khi đánh khuấy, bọt ổn định khi làm lạnh, làm bền bọtkhi gia nhiệt Các albumin có tính kháng khuẩn (trực tiếp hay gián tiếp: tạophức với vitamin, kim loại, độc tố) góp phần bảo vệ phôi của trứng: albumintươi nói chung là khó tiêu hóa, chỉ sau khi biến tính nhiệt (luộc, rán chín) mới

có thể tiêu hóa dễ dàng, đó là do thành phần ovomuxin là một antitripxin(enzim kháng tiêu hóa protein) và có 1 số globulin không chịu tác dụng củaenzim tiêu hóa

- Lòng đỏ: gồm các hạt protein phân tán trong dung dịch protein, hạt hình cầuđường kính 1,3 – 20 μm do 3 kiểu protein liên kết với nhau thành một phứcbao gồm: lipovitelin và phosvitin là 2 hợp phần cơ sở, còn lipoprotein sẽ đínhvới phức qua cầu nối trung gian phosvitin Các lipovitelin là protein nặng cóthể tách thành 2 dạng β, α, lipovitelin Phosvitin là một phosphoprotein rấtgiàu serin ( chiếm 31% lượng axitamin của lòng đỏ) có khả năng cố định cácion sắt Dung dịch của lòng đỏ (dịch tương) bao gồm livetin và lipoproteinnhẹ Livetin là một protein hình cầu với 3 dạng γ, β, α, khác nhau về phân tửlượng

Chúng có thể tách ra 2 phần: L1 có phân tử lượng 10 triệu và L3 có phân tửlượng3triệu.

Lòng đỏ chứa gần như toàn bộ lipit của trứng chủ yếu là triglixerit (60%),phosphatit(28%)vàcholesterol(5%)

- Cường độ màu của lòng đỏ phụ thuộc vào hàm lượng carotenoit của thức ăn

và điều kiện chăn thả Gia cầm nuôi thả tự nhiên, ăn thức ăn tự nhiên thì trứng

có lòng đỏ màu sắc đẹp hơn so với gia cầm nuôi theo lối công nghiệp.Khi luộc trứng hoặc dùng các xử lý nhiệt khác (rán) thì lòng đỏ đặc lại mùi vịbùi, béo đặc trưng, đặc biệt từ lòng trắng có thể giải phóng ra H2S, có thể tácdụng với Fe của lòng đỏ tạo kết tủa đen FeS (vết đen trên bề mặt lòng đỏ đãchín)

- Đáng chú ý là thành phần acid amin của trứng rất cân đối, ổn định, gần nhưkhông phụ thuộc vào giống thức ăn, điều kiện nuôi dưỡng gia cầm, Vì vậytrong dinh dưỡng học người ta coi protein trứng là loại hoàn thiện và lấy nólàm chuẩn dinh dưỡng ( các chỉ số: giá trị sinh học (BV), tỉ lệ hiệu quả protein(PER), thang giá trị hóa học(CS), chỉ số axitamin cần thiết (EAAI), giá trị thaythế protein (PRV)

Phân tử Ovoalbumine có 4 nhóm -SH và hai cầu đisunfua Trong thờigian bảo quản số cầu đisunfua sẽ tăng lên do hình thành ra S- Ovoalbumine thì

khả năng tạo gel bị giảm Ovoalbumine rất dễ bị biến tính bề mặt do đó cũng cótác dụng ổn định các bọt tạo ra khi ở nhiệt độ thấp.

Ovoconalbumine là một glucoprotein, có chứa 0.9% D- manoza và 1.7%glucosamin, do hai tiểu đơn vị tạo nên

Ovoconalbumine tạo phức được với các cation kim loại hóa trị và banhư: Cu2+, Zn2+, Al3+, Fe3+ Ở pH = 6 một nhóm Ovoconalbumine có thể đínhđược hai ion kim loại Phụ thuộc vào bản chất của kim loại mà phức sẽ có màu(màu đỏ với Fe, màu vàng với Cu) hoặc không Ở phức với kim loại thì bền vớinhiệt độ hơn protein lúc đầu

Ovomucoide là một gluprotein chứa 0.5- 4% D- galactoza, 7- 8%mantoza, 10- 18% D- glucosamin và 0.03- 2.2% acid xialic Đơn nguyên gluxitnối với phân tử protein gốc asparagin Phân tử do ba tiểu đơn vị tạo nên

Ovomucoide có hoạt tính antitripxin và có hoạt tính rất chịu nhiệt trừ khi

ở trong môi trường kiềm

Ovomucine là một glucoprotein do hai tiểu đơn vị lập nên, có chứa gần30% gluxit (6- 23% hexoza, 6- 16% hexoamin và 1- 14% acid xialic) Do cácgốc xialic tích điện tạo ra lực đẩy tĩnh điện làm cho có cấu trúc thớ và cấu trúcnhớt của lòng trắng trứng giữa Ovomucine cũng làm bền bọt ở lạnh

Nói chung các protein của lòng trắng trứng có tính kháng khuẩn trựctiếp hoặc gián tiếp (phức với vitamin hoặc với kim loại), góp phần bảo vệ phôicũng như khả năng bảo quản của trứng

Khi mới đẻ ra coi như đã tiệt trùng, nhưng ngoài vỏ có rất nhiều vikhuẩn do phân gà mang đến, đặc biệt là salmonella Khi rửa trứng thường làmcho vi khuẩn xâm nhập vào trứng dễ dàng do mất lớp tiểu bì protein bảo vệcũng như nước chui vào kéo theo vi khuẩn Do đó sau khi rửa, trứng phải đượclàm khô ngay

Các protein của lòng trắng trứng nguyên là khó tiêu hóa, chỉ sau khi nấumới trở nên dễ dàng Có lẽ là do hoạt tính kháng tripxin của Ovomucoide cũngnhư do tính chống chịu đối với enzym tiêu hóa của một số globulin không bịbiến tính

Sự chuyển Ovoconalbumine  thành S- Ovoconalbumine , sự phân lyphức Ovomucine – lizozim kèm theo phá hủy gel Ovomucine , là những phảnứng quan trọng xảy ra trong thời gian bảo quản trứng làm tổn thất ít ra là từngphần các tính chất tạo gel và tạo bọt cũng như khả năng hóa lỏng của lòngtrắng trứng Sự tổn thất CO2 trong trứng xảy ra thường xuyên bắt đầu ngay saukhi trứng mới đẻ và sẽ gia tăng khi nhiệt độ tăng do đó sẽ làm tăng giá trị pHcủa lòng trắng trứng từ 7.6 lên 9.7.

Có thể bảo quản hay sơ chế trứng bằng các phương pháp: bảo quản lạnh từ t =

10C, độ ẩm là 90% trong 6 tháng, bảo quản trứng trong khí quyển đặc có 2,5%

CO2 hay khí trơ khác như N2, nhúng trứng vào dầu khoáng, parafin nóng chảy

để bịt các lỗ thông hơi trên vỏ, chần trứng (để làm đông tụ nhanh 1 lớp mỏngprotein dưới màng trong), bao gói kín, chế biến trứng muối (dung dịch NaCl,Ca(OH)2)

1.3 Các Protein của lòng đỏ trứng:

Các hạt có mặt lơ lửng trong lòng đỏ là do ba kiểu protein liên kết vớinhau thành một phức, trong đó lipovitelin và phosvitin là hai hợp phần cơ sở.Các lipoprotein nhẹ sẽ đính vào phức qua phosvitin làm cầu nối trung gian

Các lipovitelin là lipoprotein nặng có thể tách ra thành α- và lipovitelin Khi pH < 7 chúng tồn tại dưới dạng đime Phần lipit của protein này(chiếm 20% trọng lượng) là do 60% phospholipit và 40% lipit trung tính tạonên

β-Phosvitin là một phosphoprotein rất giàu serin (chiếm 21% tổng lượngacid amin) Phosvitin có khả năng cố định các ion sắt Các phức tạo ra tan trongnước và là nguồn dự trữ sắt

Dịch tương chứa hai kiểu protein: livetin và lipoprotein nhẹ

Livetin là protein hình cầu Có ba loại livetin: α, β, γ với khối phân tử khácnhau

Các lipoprotein nhẹ có thể tách ra thành hai phần L1 có khối lượng phân tử lớn

10 triệu và L2 có khối lượng phân tử 3 triệu Phần lipit của phân tử này chiếmtới 86%

Khi lòng đỏ trứng đã đông và được bảo quản ở -60C thì độ nhớt của sảnphẩm sau khi tan giá thường được tăng lên rất nhiều so với trước Sự biến đổithuận nghịch này có được là do sự tập hợp các lipoprotein nhẹ Khả năng tạogel sẽ càng mạnh khi bảo quản ở -500C Nếu thêm các chất làm hạ điểm đóngbăng thì càng có hiệu quả (chẳng hạn sacaroza hoặc muối nồng độ 8- 10%,glyxerin 5%)

Khi nấu trứng (hoặc các xử lý nhiệt độ khác) thì lòng đỏ đặc lại và trở lên khô,đồng thời từ một số protein của lòng trắng giải phóng ra H2S Nếu nấu kéo dàihoặc nếu trứng không được làm lánhau khi nấu thì H2S sẽ phản ứng với sắt cómặt trong lòng đỏ trứng để tào ra sắt sunfua kết tủa màu đen Người ta có thểthực hiện phản ứng này để thu được trứng hoàn toàn đen và có chất lượng

Trứng nguyên, lòng đỏ hoặc lòng trắng trứng có thể thêm đường hoặcthêm muối để bảo quản Lòng trắng trứng đã cô đặc có đường thường chứa40% (theo trọng lượng) sacaroza, 1% natri clorua và 40% nước có thể bảo quản

ở nhiệt độ thường trong nhiều tháng Lòng đỏ mặn có đường, chứa 10% natriclorua và 10% sacaroza có hoạt độ nước là 0.85

Các protein của trứng giàu các acid amin cần thiết Đáng chú ý là thành phầnacid amin của trứng rất ổn định, gần như không phụ thuộc vào giống, thức ăn

và phương pháp nuôi động vật

2.TÍNH CHẤT VÀ CHỨC NĂNG:

- Albumin (Latin: albus, trắng): còn được gọi là "phôi nhu" khi liên quan đếnlòng trắng trứng, tan trong nước, bị kết tủa ở nồng độ muối (NH4)2SO4 khá cao(70-100% độ bão hòa) Tinh thể albumin lòng trắng trứng được sử dụng rộngrãi trong nhiều lĩnh vực Các chất có chứa albumin, chẳng hạn như lòng trắng

trứng , được gọi là albuminoids Khối lượng phân tử của các protein thuộc

nhóm này rất khác nhau, từ 12 000 – 60 000 dalton, hoặc có thể đến 170 000dalton

Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển, lànguồn dự trữ chất dinh dưỡng thuộc loại protein dự trữ

- Ovoalbumine: Ovalbumin chính là protein được tìm thấy trong lòng trắngtrứng, chiếm 58.4% của tổng số protein.Chức năng của ovalbumin là không rõ,

mặc dù nó được cho là được một protein lưu trữ Các protein ovalbumin củatrứng gà được tạo ra từ 385 acid amin, khối lượng phân tử của nó khoảng 45KDa Các protein của lòng trắng trứng được coi là tác nhân tạo gắn kết tốt nhất.Ovoalbumine (pI = 4.6) bị biến tính ở 72–84 0C, khi nồng độ protein trên 5%

có thể tạo gel trong một khoảng pH rộng (từ 3- 11)

- Ovomucoide: Ovomucoid (OM) là chất gây dị ứng chi phối từ lòng trắngtrứng gà Nó bao gồm 186 axit amin tạo thành, là một chất ức chế enzymeprotease hiện diện trong lòng trắng trứng

- Lipoprotein: đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển lipid trong cơthể Nhóm ngoại là lipid Lipid không tan trong nước, nhưng sau khi kết hợpvới protein, phần kỵ nước lipid cuộn vào trong, phần apoprotein tạo thành lớp

vỏ bọc xung quanh, do đó nó có thể được vận chuyển trong môi trường nước

- Phosphoprotein: Nhóm ngoại là acid phosphoride, kết hợp với apoprotein qua-OH của Ser hoặc Thr của protein Phosphoprotein phổ biến trong cơ thể sinhvật, tham gia điều hòa nhiều quá trình quan trọng Thuộc nhóm này có enzymevitelin của lòng đỏ trứng

3.NHỮNG BIẾN ĐỔI TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN:

3.1 Tác động cơ học:

Dưới tác động của lực cơ học, PH=8-9 hoặc PH đẳng điện của nó(PH=4-4.5) lòng trắng trứng có khả năng tạo bọt tốt nên được ứng dụng trong

công nghệ sản xuất các loại bánh có cấu trúc nở xốp, kem…Nhưng nếu cường

độ và thời gian khuấy quá lớn thì gây ra hiện tượng tập hợp và đông tụ proteintừng phần ở bề mặt liên pha không khí/nước Các phần protein không được hòatan này sẽ không được hấp thụ trực tiếp vào bề mặt liên pha Do đó độ nhớt củavách lỏng không đủ để tạo cho bọt một độ bền tốt

Ba nhân tố quan trọng nhất có tác dụng làm bền bọt là:

- Có sức căng bề mặt liên pha yếu

- Có độ nhớt của pha lỏng cao

- Có màng mỏng protein được hấp thụ bền và đàn hồi

Các muối cũng có thể ảnh hưởng đến độ hòa tan, độ nhớt, độ giãn mạch vàkhả năng tập hợp của protein Do đó mà làm thay đổi tính chất tạo bọt, NaClthường làm tăng độ giãn nở và làm giảm độ bền của bọt, có lẽ là do nó làmgiảm độ nhớt của dung dịch protein Các ion Ca2+ cũng làm tăng độ bền củachúng và khả năng tạo ra các cầu nối giữa các nhóm cacboxyl của protein.Saccaroza và các đường khác thường làm giảm sự giãn nở của bọt nhưng lạilàm bọt có độ bền tốt hơn vì chúng có khả năng làm tăng độ nhớt chung của bọt(khi làm các thực phẩm có bọt người ta thường thêm đường vào ở giai đoạncuối khi sự giãn nở của bọt đã xảy ra xong) Các glucoprotein của lòng trắngtrứng như ovomucoit, avalbumin có tác dụng làm bền bọt vì chúng có khả nănghấp thụ và giữ nước trong các vách

3.2 Tác động của nhiệt độ:

Nhiệt độ có thể làm biến đổi cấu trúc protein, thủy phân liên kết peptit,thay đổi các acid amin mạch bên và làm ngưng tụ protein với những phân tửchất khác Các biến đổi này phụ thuộc vào cường độ và thời gian xử lý nhiệt,hoạt độ nước, pH của môi trường, hàm lượng muối, bản chất và nồng độ củacác chất khác

Phản ứng biến tính protein là phản ứng thường xảy ra trước nhất ngay khi nhiệt

độ còn thấp Khi gia nhiệt protein ở nhiệt độ vừa phải sẽ làm biến tính và làmgiảm độ hòa tan Sở dĩ độ hòa tan giảm là do xuất hiện trên bề mặt các nhóm

kỵ nước, do các phân tử bị giãn mạch được tập hợp lại Ngoài ra ovalbumin sẽ

dễ dàng tiêu hóa hơn sau khi gia nhiệt

B.HỆ THỐNG PROTEIN SỮA, TÍNH CHẤT VÀ CHỨC NĂNG CỦA CHÚNG, NHỮNG BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN.

1 HỆ THỐNG PROTEIN SỮA:

Trong dung dịch có chứa hai kiểu protein khác nhau:

- Protein hòa tan: gồm albumin, imunoglobulin, lisozim, lactoferin,lactoperoxydaza…

- Protein ở trạng thái keo không bền: gồm một phức hệ mixen hữu cơ củacác caseinat và caxiphosphat

1.1Tính chất của casein

Casein là một phohosphoprotein Trong thành phần của nó có chứa gốcacid phosphoric Casein có nhiều nhóm chức tự do khác nhau như: -COOH, -

NH2, -OH, -NH-CO-, -NH-C=NH2-NH2…chính nhờ các nhóm này mà casein

có khả năng tham gia các phản ứng hóa học trong số nhóm trên, nhómcacboxyl –COOH và nhóm amin –NH2 có ý nghĩa nhất vì một phần các nhómnày tự do và quyết định tính chất của casein Cũng vì có các nhóm này mà

trong dung dịch, casein tạo thành các ion lưỡng tính, nghĩa là nó tham gia phảnứng vừa như một bazơ, đồng thời vừa như một acid.

Casein được coi như một chất điện ly lưỡng tính đa hóa trị, do đó có khảnăng tạo ra hàng loạt các hợp chất với các acid, bazơ, kim loại, aldehyt…

Casein dễ dàng tham gia phản ứng với kim loại kiềm, kiềm thổ như: K, Na, Mg

để tạo thành các caseinat Caseinat hòa tan trong nước Càng có nhiều nguyên

tử kim loại liên kết với casein thì độ hòa tan của casein càng lớn

Trong sữa casein ở dạng canxi caseinat và nó lại kết hợp với canxiphosphat tạo thành phức hợp canxi phosphat caseinat (các mixen)

Tất cả các casein đều được phosphoryl hóa nhưng ở mức độ khác nhau,trong đó casein K có tỷ lượng phospho thấp nhất Casein càng chứa nhiềunhóm phosphat thì càng không bền khi có mặt Ca

Casein K là protein duy nhất có chứa các gluxit: galactoza,naxetylgalactosamin Gal NAC và acid naxetylneursmic Neu NAC (acid sialic)

Ba glucid này chủ yếu dưới dạng trisacarit và tetrasacarit

Casein K có tính chất khác với casein khác:

1 Dung dịch các casein ở pH=7 và nhiệt độ t0=200C ở trạng thái mixenbền, khi thêm CaCl2 0.4M thì chỉ casein αS và casein β kết tủa còn casein

K vẫn ở trạng thái hòa tan

2 Trong các casein chỉ có casein K là có chứa gluxit (khoảng 5%) Điều

đó chứng tỏ là casasein K là khá háo nước

3 Casein K có chứa hai gốc Cys/mol điều đó chứng tỏ không có cầudisulfua

4 Casein K có khả năng ổn định các casein khác bằng cách ngăn cản sựkết tủa của các casein này bởi các ion canxi, nhờ tạo ra trong sữa mộtphức hệ mixen dưới dạng keo bền vững

5 Khi casein K bị thủy phân bởi chimosin ở liên kết peptit giữa Phe105 vàMet106 thì sẽ khử bền các mixen của sữa và do đó sữa bị đông tụ

Trong casein K, sự có mặt giới hạn các nhóm phosphat ( chỉ một gốc ởSer149 so với casein αS và casein β rât giàu P) không cho phép nó tạo muốicanxi không hòa tan

1.2.Phức hệ mixen của casein và canxi phosphat

1.2.1 Thành phần chung của mixen

Trong sữa các casein có mặt dưới dạng các hạt hình cầu- đó làcác mixen- có đường kính từ 20- 300nm Các mixen là một tậphợp các dưới đơn vị (các siêu mixen) có đường kính từ 15 đến20nm

Phần

hữu cơ CaseinαS1 33 Casein β33 CaseinαS2 11 CaseinK 11 Các loạikhác 4 tổng sốCasein

92Phần vô

cơ Phosphat(ion) 4.3 Ca 2.9 (ion) 0.4Xitrat Mg 0.1 Na0.1 0.3K 8

1.2.2.Thành phần muối của mixen:

Canxiphosphat dưới dạng apatit ở dạng keo

Canxi cũng có mặt dưới dạng xitrat và có thể được liên kết một phần vớicasein thông qua nhóm phosphat

Magie cũng có thể tạo ra những muối tương tự muối của canxi

Tricanxiphosphat Ca(PO4)2 dưới dạng vô định hình Sự chuyển hóa củadạng này thành hydroxyapatit tinh thể thường bị ức chế bởi các protein và nhất

là bởi các ion Mg Hydroxyapatit Ca5(OH)(PO4)3 thường kết tinh dưới dạngtinh thể hình lăng trụ dài và mảnh Trong mô xương hydroxyapatit cũng có thể

ở dạng tinh thể hoặc vô định hình

1.2.3 Thành phần hữu cơ của mixen

Các casein liên kết với nhau để tạo thành phức khi có mặt canxi và sẽkết tủa xuống nếu không có casein K Các siêu mixen tồn tại nhờ có mặt casein

K (vốn có khả năng làm bền các casein khác khi có mặt canxi) Các siêu mixen

có kích thước nhỏ hơn nhiều polyme của casein β ( có M gần bằng 700.000)

1.2.4.Sự tổ chức của mixen

Mixen được tổ chức như sau:

Các siêu mixen được hợp thành từ các casein αS1, αS2, β và K có đườngkính khoảng 20nm và được xếp như thế nào để các đầu kỵ nước được gấp vàophía trong, còn các nhóm háo nước của các casein và casein K thì phủ ở bềmặt ngoài

Nhiều siêu mixen sẽ tập hợp lại thành một mixen nhờ canxi phosphat

dạng keo rất mịn liên kết với các casein αS1, αS2, β với nhau thông qua các

nhóm phosphat của chúng Các casein nghèo casein K sẽ nằm ở phía trong

mixen và mixen sẽ ngừng lớn khi toàn bộ mặt ngoài được bao phủ bằng casein

K

Như vậy casein K chủ yếu nằm ở mặt ngoài mixen, caseinoglucopetit

đầu tận cùng C rất háo nước nên dễ tạo thành những sợi giống bộ rễ tự do và

rất mềm dẻo ( từ acid amin 86 đến acid amin 169) dày khoảng 7nm nổi ở trong

dịch sữa

Vai trò bảo vệ của casein K là rất rõ ràng Nhờ hàm lượng P bé và giàu

gluxit của casein K làm cho nó rất háo nước và đảm bảo một độ bền cho mixen

Mixen càng chứa nhiều casein K thì kích thước càng bé và càng bền

Dưới tác dụng của chymosin trên casein K thì vỏ bao háo nước bị phá

hủy và tức thì các ion canxi sẽ tiếp cận dễ dàng với các casein αS, β và

paracasein K và sẽ dính kết chúng lại với nhau

1.2.5.Đặc trưng của siêu mixen và mixen casein

Đặc trưng của siêu mixen casein được ghi dưới bảng sau đây:

Các phức của casein αS với casein β hoặc với casein K và các polyme của casein αS và casein β

3.105 dalton (tương đương 10-

Diện tích 8.10-10cm2 Khối lượng phân tử (đã tách nước) 5.108 Da

Khối lượng riêng ( có cả

Khối lượng 2,2.10-15g Tổng diện tích của các hạt 5.104cm2/ml

sữaLượng nước hydrat hóa 3,7gH2O/g

protein Khoảng cách tự do trung bình 240nm

Chú thích : A: dưới-micelle; B : chuỗi bề mặt; C: Phosphat canxi; D: κ -casein;

E: nhóm phosphat

2 TÍNH CHẤT, CHỨC NĂNG CỦA SỮA:

2.1 Khả năng đông tụ của casein

Sữa tươi luôn có độ pH xấp xỉ 6,6-6,7 và các mixen casein mang điện

tích âm Vì tất cả các mixen đều có điện tích âm nên chúng đẩy nhau và điều

đó khiến các mixen casein tồn tại dưới dạng keo

Các phân tử nước cũng liên kết với các điện tích của casein góp phần

duy trì các mixen trong dung dịch

Khi giảm độ pH (do kết quả của quá trình lên men tạo acid lactic hoặc acid do

con người chủ động bỏ vào), các ion H+ của acid sẽ liên kết với mixen casein

mang điện tích âm và làm giảm điện tích của mixen casein Khi tới giới hạn,các mixen casein sẽ đông tụ ( tạo thành gel).

Theo lý thuyết điểm đẳng điện pI của casein là 5,1-5,3 Trong dung dịchmuối như điều kiện của sữa, casein đông tụ tốt nhất ở pH 4,5 đến 4,7

Khi cho dư acid (hoặc quá trình lên men quá dài, sữa có độ chua cao) và casein

đã đông tụ, casasein sẽ bị tái hòa tan, tạo thành muối và acid

Bên cạnh khả năng bị đông tụ bởi acid như đã trình bày ở trên caseincòn bị đông tụ bởi renin (là một proteaza được chiết xuất từ dạ dày bê)

Quá trình đông tụ casein của sữa dưới tác dụng của renin thực chất làquá trình thủy phân hạn chế casein K, vỏ háo nước bị phá hủy do các ion canxi

dễ dàng tiếp cận với casein α,β và paracasein K và làm cho chúng tạo gel.Renin thủy phân liên kết peptit giữa Phe-Met (ở vị trí 106-169) hòa tan vàparacasein K (1-105) không hòa tan Phản ứng này không phụ thuộc vào ion

Ca2+

Sự đông tụ tạo ra do loại bỏ một phần caseinoglucopeptit, làm giảm sựtích điện bề mặt của mixen tức là giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các mixen Bềmặt của các mixen trở nên ưa béo và do đó mà các mixen liên hợp một cách dễdàng

Có thể nói tác động của renin đối với casein bao gồm ba bước: bước 1cắt liên kết Phe 105 và Met 106 trong phân tử casein K; bước 2: tạo thành tậphợp (đông tụ); bước 3: tác dụng của renin với các cấu tử casein xảy ra trongquá trình chín phomai

Tốc độ của ba bước này phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và pH Riêngđối với bước thứ hai thì còn chịu ảnh hưởng của canxi, các tính chất của mixencasein có hoặc không có liên kết với serum protein biến tính

Các tương tác ion cũng xảy ra giữa phần tích điện dương của paracasein

K và phần tích điện âm của casein α và β Các cầu canxi phosphat cũng đượcthiết lập

Sau khi kết tủa casein bằng axit , trong phần nước còn lại (whey ) chứaα- lactalabumiin, β-lactoglobulin và một lượng nhỏ protein albumin

Khi sữa bị gia nhiệt , các protein lactoserum bị biến tính và liên kết vớicasein bằng ransin và giảm khả năng liên kết với ion canxi.

Protein lactoserum, đặc biệt là -lactalbumin có giá trị dinh dưỡng rấtcao Thành phần axit amin của chúng rất giống với thành phần axit amin lýtưởng

α-Lactalbumin: Có thành phần axit amin tương tự casein Điểm đẳng điện ởPH=5,1 Không bị đông tụ bởi men sữa

β-Lactoglubulin: Có điểm đẳng điện ở PH=5,3 Khi đun nóng sữa trên

600C, hàng loạt các phản ứng xảy ra Cầu disunfua bắt đầu tạo thành giữa cácphân tử β-lactoglobulin và phân tử casein K, giữa phân tử β-lactoglobulin và α-lactalbumin Ở nhiệt độ cao, các hợp chất chứa lưu huỳnh như H2S lần lượtđược giải phóng , tạo thành mùi nấu cho sữa

β-Lactoglobulin có hai cầu disunfua và các nhóm -SH tự do, chúng cóthể liên hợp tạo thành các dime, octame Khi bị đun đến 800C β-Lactoglobulinđông tụ một cách dễ dàng Sự đông tụ này xảy ra theo hai giai đoạn Giai đoạn

1 ở 65-700C kèm theo sự thay đổi cấu hình phân cuả protein liên quan đến sựgiãn ra của các polypeptide của globulin Giai đoạn 2 là giai đoạn đông tụ, tạothành gel Khi đó xảy ra sự liên hợp tạo thành các liên kết S-S do các nhóm tiol

tự do trong cùng một phân tử hoặc giữa các phân tử

Renin không đông tụ lactoglobulin ở điều kiện thường nhưng lactoglobulin bị biến tính do xử lý nhiệt độ cao nên sau đó, khi lên men β-lactoglobulin sẽ chuyển vào quện sữa

β-Imunoglobulin(các globulin miễn dịch): Có thể kết tủa các globulinmiễn dịch bằng magie sunfat, amonsunfat Trong sữa bình thường hàm lượngglobulin miễn dịch rất thấp Ngược lại, trong sữa đầu chúng chiếm đến 90%tổng số protein lactoserum

Khi tác dụng lên sữa nhiệt độ từ 70% trở lên, casein có khả năng hydrathóa cao và đạt mức cực đại ở 90-950C, ở nhiệt độ cao hơn nữa, khả năng hydrathóa của casein lại giảm

Việc xử lý nhiệt làm giảm khả năng đông tụ bằng renin của casein Sữađun ở 1200C trong 15 phút hoàn toàn mất khả năng đông tụ bằng renin