Tiểu luận

Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
dụng rộng rãi vào sản xuất các sản phẩm chế biến của sữa như sữa chua,
phômai…
Các hợp chất có chứa nitơ:
Hình 1.3. Sơ đồ thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa
Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của sữa là protein. Các protein của
sữa là những protein hoàn thiện. Trong thành phần protein của sữa có tới 18
loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ 8 axit amin không thay thế được là
Valine, Leucin, Isoleucin, Methyonine, Treonine, Phenyalanine, Triptophan và
Lyzine. Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: casein chiếm khoảng 75÷85%, α-
lactalbumin chiếm khoảng 12% và β-lactoglobulin chiếm khoảng 6% trong toàn
bộ lượng protein trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng
không đáng kể.
- 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). Trong sữa có các loại casein
khác nhau như: α
s
-casein, β-casein, κ-casein, γ-casein. α
s
-casein và β-casein
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 5 -
Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%)
Protein (95%)
Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%):
Acid amin tự do
Nucleotide
Ure
Acid uric
Protein hòa tan (15÷25%):
β-lactoglobulin
α-lactalbumin
Proteose-peptone
Serum-albumin
Immunoglobulin
Phân đọan protein hòa tan
(không đông tụ ở pH = 4.6)
Casein (75÷85%)
α
s
-casein
β-casein
κ-casein
γ-casein
Phân đoạn protein
trong micelle (đông
tụ ở pH = 4.6)
Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
không tan trong sữa tươi. Các protein này chứa nhóm photphate (trong đó
photpho chiếm khoảng 0,8% trong toàn casein) và nhóm photphate này kết hợp
với ion Ca
2+
. Sự trung hòa một phần lớn các điện tích âm ngăn ngừa α
s
-casein
và β-casein kết khối và kết tủa.
- Protein hòa tan gồm : β-lactoglobulin, α-lactalbumin, peptone-proteose,
immunoglobulin. Ngoài ra, trong sữa còn có các protein màng. Hàm lượng của
chúng rất thấp. Màng protein tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các
hạt béo, góp phần làm ổn định hệ nhũ tương trong sữa.
α-lactalbumin: còn gọi là albumin của sữa. Hàm lượng α-lactalbumin
trong sữa không nhiều, khoảng 0,5-1,0% tùy theo từng loại sữa. Trong sữa non
có nhiều α-lactalbumin hơn trong sữa thường. Khác với casein, α-lactalbumin ở
trong sữa dưới dạng hòa tan. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao α-lactalbumin bị
đông tụ. Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt độ thì mức độ đông tụ nhanh
hơn. Các enzym làm đông tụ casein không có khả năng làm đông tụ α-
lactalbumin. Sau khi đông tụ, α-lactalbumin mất khả năng hòa tan lại trong
nước, nó chỉ có thể hòa tan lại trong một vài loại dung môi.
β-lactoglobulin : còn gọi là globulin của sữa. Hàm lượng β-
lactoglobulin ở trong sữa khoảng 0,1-0,2% tùy từng loại sữa. β-lactoglobulin
cũng có nhiều trong sữa non dưới dạng hòa tan. Nó cũng bị đông tụ khi nhiệt độ
tăng và không bị đông tụ dưới tác dụng của enzym làm đông tụ casein. Sau khi
bị đông tụ, β-lactoglobulin cũng mất khả năng hòa tan lại trong nước.
1.2.3.3. Enzym :
Là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein. Sự có mặt của các
enzym trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong
quá trình bảo quản, từ đó là giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa. Tuy nhiên,
một số enzym có trong sữa như lactoperoxydase, lysozym có vai trò kháng
khuẩn. Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 6 -
Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
bảo quản trước khi chế biến. Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì
thành phần enzym có trong sữa càng đa dạng và họat tính enzym sẽ càng cao.
Lactoperoxydase: enzym này luôn có trong sữa động vật, nó do tuyến vú tiết
ra. Enzym xúc tác phản ứng chuyển hóa oxy từ hydrogen peroxyde (H
2
O
2
) đến
các chất oxy hóa khác. Enzym có pH tối thích là 6,8. Trong sữa non, hàm lượng
enzym thường cao hơn. Khi đun nóng sữa đến 80
o
C trong vài giây,
lactoperoxydase sẽ bị vô hoạt.
Catalase: được tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các hạt cầu béo.
Enzym này xúc tác phản ứng phân hủy hydrogen peroxydase 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 họat tính catalase rất cao. Catalase bị vô hoạt ở
75
o
C sau thời gian 1 phút hoặc vô hoạt ở 65-68
o
C sau 30phút.
Lipase: người ta tìm thấy một hệ enzym lipase trong sữa bò. Chúng xúc tác
thủy phân liên kết ester trong triglycerid và giải phóng ra các acid béo tự do. 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. Có hai dạng phosphomonoesterase trong sữa :
phosphatase kiềm và phosphatase acid.
Phosphatase kiềm: có pH tối thích là 9,6. 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 enzym 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 hoạt hóa của phosphatase kiềm, ta cần làm
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 7 -
Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
lạnh nhanh sữa sau quá trình thanh trùng và bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp (2
o
C).
Một số nghiên cứu cho rằng, sự có mặt của ion Ca
2+
và Mg
2+
thúc đẩy quá trình
tái hoạt hóa enzym, ngược lại, các ion Co
2+
, Cu
2+
và Ni
2+
lại kìm hãm hiện
tượng này.
Phosphatase acid: enzym này có pH tối thích là 4,7 và là enzym bền
nhiệt nhất trong sữa. Để vô hoạt nó hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96
o
C và
giữ ở nhiệt độ này trong thời gian tối thiểu là 5 phút. Phosphatase acid bị vô
hoạt bởi NaF.
Lysozym: là một glucosaminidase (hay muramidase) có phân tử lượng
khoảng 14000÷18000Da và là một enzym bền nhiệt. Lysozym xúc tác phản ứng
thủy phân liên kết β giữa acid muramic và glucosamine của
mucopolysaccharide trong màng tế bào vi khuẩn, từ đó gây phân hủy tế bào.
Lysozym trong sữa bò hoạt động ở pH tối thích là 7,9. Hàm lượng lysozym
trong sữa bò trung bình là 130µg/l, khoảng 3000lần thấp hơn trong sữa người
(400mg/l).
Protease: theo Humber và Alais (1979) thì có hai loại enzym: 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. Các enzym protease xúc tác phản ứng thủy phân
protein, tạo các sản phẩm như proteose-peptone, peptide và các acid amin tự do.
Sản phẩm thủy phân là γ-casein và các phân đoạn proteose-peptone có phân tử
lượng khác nhau. Các protease acid có 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
o
C sau 10 phút.
1.2.3.4. Lipid :
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 8 -
Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
Bảng 1.4 Thành phần lipid trong sữa bò
Thành phần
Hàm lượng (% so với
tổng khối lượng lipid)
Ghi chú
Lipid đơn giản:
- Glyceride: triglyceride
diglyceride
monoglyceride
- Cholesteride
- Ceride
98,5
95÷96
2÷3
0,1
0,03
0,02
Là ester của acid béo và
cholesterol.
Là ester của acid béo và
rượu cao phân tử.
Lipid phức tạp 1,0
Các hợp chất tan trong chất
béo:
- Cholesterol
- Acid béo tự do
- Hydrocarbon
- Vitamin A, D, E, K
0,5
0,3
0,1
0,1
vết
vết
Bảng 1.5 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:
A. butyric
A. caproic
A. caprylic
A. capric
A. lauric
A. myristic
A. palmitic
A. stearic
A. arachidic
4
6
8
10
12
14
16
18
20
3,0 ÷ 4,5
1,3 ÷ 2,2
0,8 ÷ 2,5
1,8 ÷ 3,8
2,0 ÷ 5,0
7,0 ÷ 11,0
25,0 ÷ 29,0
3,0 ÷ 7,0
0,2
-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
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 9 -
Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
hòa:
A. oleic
A. linoleic
A. linolenic
A. arachidonic
18
18
18
20
30 ÷ 40
2,0 ÷ 3,0
Không lớn hơn
1.0
Không lớn hơn
1.0
+14,0
-5,0
-5,0
-49,5
Lỏng
Lỏng
Lỏng
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 của sữa thay đổi phụ thuộc vào thành phần
định tính và định lượng các acid béo có trong sữa. Đối với sữa bò, chỉ số khúc
xạ dao động từ 40÷46. Nếu sữa chứa nhiều acid 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. Lipid phức tạp
gồm 2 nhóm chính:
- Nhóm 1: hợp chất với glycerol.
- Nhóm 2: hợp chất với sphingosine (C
18
H
37
NO
2
).
Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu, đường kính dao động từ
0,1 ÷ 20µm. Trong 1ml sữa có khoảng 10÷15 tỷ hạt cầu béo. Do đó, ta có thể
xem sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước. Các hạt 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 hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride,
phospholipid và protein. Phân tử phospholipid có hai đầu: đầu ưa béo (không
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 hạt cầu béo. 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 euglobulin. Do
tỷ trọng các hạt béo nhỏ hơn nước nên chúng sẽ nổi lên trên bề mặt sữa dưới tác
dụng của lực đẩy ac-si-met và tạo nên váng sữa. Khi đó trong sữa tồn tại hai
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 10 -
Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
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
1.2.3.5. Khoáng:
Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8÷10g/L. Các muối trong
sữa ở dạng hòa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein). Trong số các
nguyên tố khoáng có trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là calci, phosphore
và magie. Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tại
dưới dạng muối hòa tan trong sữa. Các nguyên tố khoáng khác như: kali, natri,
clo đóng vai trò là chất điện ly (electrolyte). Ngoài ra, sữa còn chứa các
nguyên tố khác như: Zn, Fe, I, Cu, Mo Chúng cần thiết cho quá trình dinh
dưỡng của con người.
1.2.3.6. Vitamin:
Các vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm:
- Vitamin hòa tan trong nước gồm: B
1
, B
2
, B
3
, B
5
, B
6
, C…
- Vitamin hòa tan trong chất bao gồm: A, D, E, K.
Bảng 1.6 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò
Vitamin Hàm lượng Vitamin
Hàm
lượng
(mg/L)
Vitamin
Hàm
lượng (µg/
L)
A
D
E
K
0.2÷2.0 mg/L
0.375÷0.500
µg/L
0.75÷1.00 mg/
L
B
1
B
2
B
3
B
5
B
6
0.44
1.75
0.94
3.46
0.5
B
12
C
Biotine
Acid folic
4.3
20
30
2.8
1.2.3.7. Hormone:
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
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 11 -
Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
hormone. Chúng được chia thành ba nhóm là proteohormone, hormone peptide
và hormone steoride.
1.2.3.8. Các hợp chất khác:
Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là CO
2
, O
2
và N
2
. Tổng hàm
lượng của chúng chiếm từ 5% đến 6% thể 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. Do đó, sữa tươi thường được qua xử lý bài
khí trước khi chế biến.
1.2.3.9. Hệ vi sinh vật và vai trò của chúng trong sữa bò: được chia làm
2 nhóm
Procaryote: nhóm vi sinh vật procaryote có nhân chưa hoàn chỉnh. Vùng
nhân chỉ là mạch AND xoắn kép nằm trong tế bào chất, lưu giữ các thông tin di
truyền cho tế bào. Đại diện quan trọng cho nhóm procaryote là vi khuẩn. Số
lượng vi khuẩn trong sữa bò tươi sau khi vắt có thể dao động từ vài nghìn đến
vài triệu khuẩn lạc trong 1ml sữa. Sữa được đánh giá là có chất lượng vệ sinh
khá tốt khi tổng số vi khuẩn trong 1ml sữa không lớn hơn 100.000 khuẩn lạc.
Các vi khuẩn thường gặp trong sữa là: vi khuẩn lactic, Coliform, vi khuẩn sinh
acid butyric, vi khuẩn sinh acid propionic và các vi khuẩn gây thối.
• Vi khuẩn lactic: rất phổ biến trong tự nhiên. Chúng thường được tìm
thấy trên các loại rau, trái cây và trong hệ thống đường ruột của động
vật. Để tồn tại trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp năng
lượng ATP từ cơ chất lactose. Acid lactic là một trong những sản phẩm
được sinh ra từ quá trình tổng hợp năng lượng trên. Dựa vào nhóm sản
phẩm được tổng hợp từ quá trình trao đổi năng lượng, người ta chia vi
khuẩn lactic thành hai nhóm: vi khuẩn lactic đồng hình và vi khuẩn
lactic dị hình. Trong công nghệ lên men các sản phẩm từ sữa như:
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 12 -
Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
yoghurt, kefir, phô mai và một số loại bơ, người ta sử dụng các loài vi
khuẩn lactic để thực hiện một số chuyển hoá cần thiết. Giống vi khuẩn
lactic trong sản xuất công nghiệp là những canh trường vi sinh vật
thuần khiết được nhân lên qua nhiều cấp từ một tế bào vi khuẩn ban
đầu đã qua tuyển chọn. Còn các vi khuẩn lactic có mặt trong sữa tươi
sau khi vắt được xem là những vi sinh vật tạp nhiễm. Chúng sẽ tạo ra
những chuyển hoá ngoài ý muốn của nhà sản xuất trong quá trình bảo
quản sữa trước khi chế biến (giảm pH, đông tụ casein, xuất hiện các
hợp chất mới trong sữa như: ethanol, acid acetic…làm thay đổi thành
phần và giá trị cảm quan của sữa). Các vi khuẩn lactic nhiễm vào sữa
thuộc nhiều giống khác nhau như: Streptococcus, Lactococcus,
Lactobacillus. Leuconostoc, Bifidobacterium…Chúng gồm các nhóm
vi khuẩn lên men đồng hình lẫn dị hình. Khi thanh trùng sữa ở 80
o
C,
hầu hết cácvi khuẩn lactic nhiễm trong sữa sẽ bị tiêu diệt.
• Vi khuẩn Coliform: trong sữa, vi khuẩn Coliform sẽ chuyển hoá
đường lactose tạo acid lactic và các acid hữu cơ khác, khí CO
2
, H
2
…
Chúng cũng phân giải protein trong sữa tươi tạo ra các sản phẩm khí
làm cho sữa có mùi khó chịu. Ở nhiệt độ 75
o
C trong khoảng thời gian
20 giây, vi khuẩn Coliform sẽ bị tiêu diệt.
• Vi khuẩn sinh acid butyric (giống Clostridium): chúng dễ bị nhiễm
vào sữa. Trong sữa vi khuẩn này chuyển hoá đường trong sữa thành
nhiều sản phẩm khác nhau như acid butyric, butanol, ethanol, aceton,
khí CO
2
, H
2
…làm thay đổi thành phần hoá học và giá trị cảm quan của
sữa trong quá trình bảo quản. Quá trình thanh trùng sữa không thể tiêu
diệt được hoàn toàn các bào tử Clostridium chịu nhiệt. Khi đó, ta phải
dùng các giải pháp kỹ thuật khác như vi lọc, ly tâm hoặc sử dụng chất
kháng khuẩn để loại bỏ hoặc ức chế Clostridium.
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 13 -
Công Nghệ Sản Xuất Yaourt
• Vi khuẩn propionic (giống Propionibacterium): được tìm thấy trong
dạ cỏ và đường ruột của nhóm động vật nhai lại…Vi khuẩn propionic
chuyển hoá đường thành acid propionic, acid acetic, khí CO
2
…làm hư
hỏng chất lượng sữa. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất một số loại
phô mai như Emmenthal…người ta sử dụng canh trường
Propionibacterium thuần khiết để tạo ra cấu trúc lỗ hổng (mắt phô
mai) và hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Hầu hết các vi khuẩn
propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75
o
C trong thời gian 20
giây.
• Vi khuẩn gây thối: đó là các vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp
protease ngoại bào trong môi trường sữa. Protease sẽ xúc tác quá trình
thuỷ phân protein tạo ra các sản phẩm polypeptide, peptide và acid
amin. Một số acid amin tiếp tục bị phân huỷ tạo NH
3
, H
2
S…làm cho
sữa có mùi khó chịu. Vài giống vi khuẩn gây thối có khả năng sinh
tổng hợp lipase ngoại bào. Enzym này xúc tác quá trình thuỷ phân các
chất béo trong sữa và tạo nhiều sản phẩm có mùi ôi. Các giống vi
khuẩn gây thối thường gặp trong sữa là Pseudomonas, Brevibacterium,
Achromobacter, Alcaligenes, Bacillus, Micrococcus… Đáng chú ý hơn
cả là loài Pseudomonas fluorescens. Các enzyme protease và lipase
được sinh tổng hợp bởi loài vi khuẩn này rất bền nhiệt. Chúng là
nguyên nhân chính gây nên quá trình phân giải protein và lipid, nhanh
chóng làm hư hỏng chất lượng sữa. Ngoài hai qua trình thuỷ phân nói
trên, một số vi khuẩn gây thối còn tạo khí (CO
2
, H
2
…), sinh tổng hợp
các acid hữu cơ làm giảm pH sữa và đông tụ protein. Một số vi khuẩn
khác có thể sinh tổng hợp được protease có chức năng xúc tác tương tự
như rennin làm xuất hiện sự đông tụ casein trong sữa.
Eucaryote: nhóm VSV này có nhân hoàn chỉnh, nằm trong tế bào, nhân
được bao bọc bởi màng nhân, bên trong là các nhiễm sắc thể lưu giữ thông tin
SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 14 -

Xem chi tiết: Tiểu luận