Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Báo Cáo Chuyên Đề Môn: Thực hành công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm sữa Đề tài: Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữa GVHD: Lê Thị Hồng Ánh SVTH: 3005100202 Đoàn Thị Mỹ Hạnh 3005100309 Vòng Minh Huyền 3005100709 Trần Nhã Thi 3005100385 Đinh Bảo Lộc 3005100449 Vũ Kim Ngân GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Mục lục 1 Mở đầu 3 Tài liệu tham khảo 29 Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 2 Muïc luïc GVHD: Lê Thị Hồng Ánh − Sữa là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và chứa các chất dinh dưỡng đầy đủ và cân đối nhất. Các sản phẩm từ sữa rất đa dạng và phổ biến. Từ nguyên liệu sữa, người ta đã chế ra vô vàn các sản phẩm có cấu trúc, trạng thái và hương vị khác nhau. − Các sản phẩm từ sữa có thể ở dạng rắn như các phomate với kết cấu hình thù và tính cảm vị đặc trưng, dạng hạt đơn điệu như trong sữa bột, dạng đặc mịn màng như trong sữa chua, dạng lỏng như trong sữa cô đặc với đường. − Trong đó, mảng sản phẩm lên men truyền thống từ sữa vô cùng phong phú và chiếm một vị trí quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến các sản phẩm sữa. Có thể kể ra đây là bơ, phomate, kefir, yoghurt,… Chỉ riêng phomate đã có đến 2000 chủng lạoi khác nhau. − Người Việt hay gọi phomai (hay phó mát). Phomai (tiếng Anh - cheese, tiếng pháp - fromage) là sản phẩm được lên men hay không đươc lên men (tức là loại phomai chịu tác động ít nhất của quá trình lên men lactic) chủ yếu từ thành phần casein của sữa tạo thành dạng gel mất nước. Phomai giữ lại hoàn toàn lượng chất béo ban đầu gọi là phomai béo. Ngoài ra trong sản phẩm còn chứa một ít lactoza dưới dạng acid lactic và một tỷ lệ khác nhau về chất khoáng. Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 3 Môû ñaàu GVHD: Lê Thị Hồng Ánh − Theo định nghĩa của PAO/WHO, phomai là protein của sữa được đông tụ, tách bớt whey ở dạng tươi hoặc đã qua ủ chín. Pho mai là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa (sữa bò,sữa dê…) với sự tham gia của một số nhóm vi sinh vật. Đây là một thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, bảo quản được lâu. Trong pho mai chứa: protein 20% (dưới dạng pepton, amino acid), lipit 30%, cac muối khoáng, các vitamin (A, B1, B2, C, …) − Pho mát rất giàu protein, axit béo amin, vitamin, khoáng chất và các thành phần khác, nó là một sản phẩm sữa lên men có giá trị dinh dưỡng cao. Hàm lượng protein của pho mát là khoảng 20% - 35%. Pho mát là rất dễ tiêu hóa, nó có một tỷ lệ tiêu hóa của khoảng 96% do một loạt các quá trình tiêu hóa trước của protein trong quá trình trưởng thành, trong khi tỷ lệ tiêu hóa của sữa nguyên chất chỉ là 91%. Hầu hết các loại pho mát có chứa khoảng 30% chất béo, một số người lo lắng rằng ăn pho mát sẽ làm tăng mức cholesterol của cơ thể, trong thực tế, điều này thường không phải là trường hợp, bởi vì pho mát có cholesterol rất ít, thường ít hơn 0,1%. Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 4 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh − Lactose, được chứa trong sữa tươi, đã được phần lớn chuyển vào sữa trong quá trình sản xuất pho mát, phần còn lại của lactose bị phân hủy thành galactose và glucose, giúp ngăn ngừa bệnh tiêu chảy và các bệnh lactose khác ở những người thiếu một loại enzyme tiêu hóa lactose. − Pho mát cũng có chứa đường, axit hữu cơ, canxi, phốt pho, natri, kali, magiê, sắt, kẽm và vitamin carotene A, và vitamin B1, B2, B6, B12, folic acid và chất dinh dưỡng khác và các chất hoạt tính sinh học. Đặc biệt là canxi, trong quá trình sản xuất, các ion canxi Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 5 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh được thêm vào để làm cho hàm lượng canxi tăng pho mát, và nó có thể được hấp thụ dễ dàng hơn. Có 49mg canxi mỗi 100g sữa, trong khi 720mg canxi mỗi 100g phô mai, mà là 14 lần so với trong sữa, như vậy, chỉ cần 60g phô mai mỗi ngày trẻ đã nạp đủ lượng can-xi trong một ngày. Ngoài ra, trong phô mai còn có chất kẽm rất tốt cho não, da và hệ miễn dịch. Sau khi lên men, protein trong các pho mát bị phân hủy tạo thành peptide, axit amin, vv, nên rất dễ được tiêu hóa. Pho mát cũng dồi dào vitamin tan trong chất béo và tan trong nước, có 1.200 IU vitamin A mỗi 100g phô mai, khoảng 30% đến 40% sự tiêu thụ hàng ngày của người lớn. − Nghiên cứu cho thấy rằng ăn pho mát có thể thúc đẩy sự tăng trưởng và phát triển của trẻ em, nó cũng có nhiều lợi ích như chống sâu răng, phòng ngừa loãng xương ở phụ nữ và bảo vệ, người cao tuổi thị lực, duy trì sự cân bằng và ổn định của hệ thực vật bình thường trong ruột, thúc đẩy tiêu hóa và ngăn ngừa tiêu chảy và táo bón. Các nghiên cứu cũng cho thấy những người ăn pho mát thường có mức giá thấp hơn của ruột kết và ung thư trực tràng. − Phomate có đến hàng nghìn loại khác nhau, tuỳ theo đặc điểm mùi vị, hình dáng, hàm lượng chất béo. Phomate được coi là sản phẩm sữa bổ nhất. Có những loại sản phẩm mà ai cũng có thể làm, ví dụ như yoghurt, nhưng đối với phomate – một thực phẩm rất phổ biến – thì không phải ai cũng biết cách sản xuất, nhất là trong quy mô công nghiệp. Nguyên nhân chính khiến phomate không dễ dàng sản xuất được như yoghurt là do quy trình sản xuất phormate phải qua một số công đoạn nhất định, cần phải điều khiển quá trình sản xuất bằng các thiết bị, máy móc,… nên phomate thường chỉ được sản xuất tại các nhà xưởng chứ không làm tại gia được. Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 6 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Quy trình sản xuất phomate − Một trong số các quá trình quan trọng nhất trong quá trình sản xuất phomate chính là quá trình làm đông tụ protein casein trong sữa. Trong bài báo cáo này, những điều ít ai biết đến về quá trình đông tụ protein caseintrong sản xuất phomate sẽ được trình bày một cách khoa học, rõ ràng nhất. Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 7 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh I. Protein sữa – Casein − Casein là tên của một nhóm protein chủ yếu trong sữa. Casein có mặt trong tất cả các sữa động vật, bao gồm cả sữa người. Trong sữa bò casein chiếm gần 80% tổng số protein hay khoảng 26 g cho 1 lít sữa. − Casein được chia làm bốn nhóm phụ α s1 -,α s2 -, β- và κ-casein. Cả bốn nhóm này đều rất không đồng nhất và có chứa từ 2 – 8 các biến thể gen khác nhau. Những biến thể này khác nhau chỉ bởi một số ít axit amin. Điểm chung giữa α-casein và β-casein là các axit amin được este hóa thành axit phosphoric. Axit phosphoric này liên kết với canxi (có chứa nhiều trong sữa) để hình thành các liên kết nội phân tử và ngoại phân tử. Tất cả các casein đều được phosphoryl hoá nhưng với mức độ khác nhau, trong đó, κ- casein có tỷ lượng phosphoryl hoá thấp nhất và cũng là loại casein quan trọng nhất đối với sản xuất phomate. Phân tử κ-casein có hai đầu: − Đầu ưa béo: tương tác với α- và β-casein ở vùng tâm sub-micelle − Đầu ưa nước: hướng ra ngoài vùng biên của micelle, chứa nhóm carbohydrate, nhóm này đính ở bên ngoài của các micelle, tạo nên một “lớp tóc”, nhưng quan trọng hơn là chúng giúp các micelle bền vững, chống lại sự kết tụ. − Trong sữa, casein tồn tại dưới dạng các micelle có đường kính từ 20 – 300nm. Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate cà citrate), cấu tạo micelle do khoảng 400 ÷ 500 sub-micelle hợp thành. − Sub-micelle có dạng hình cầu, có phân tử lượng trung bình 250.000Da, đường kính 5 ÷ 10 nm bao gồm 10 phân tử casein kết hợp với nhau. Thành phần các casein α-, β- và κ-casein trong sub-micelle có thể thay đổi theo các tỷ lệ khác nhau. Các phân tử α- và β-casein nằm tập trung tại trung tâm sub-micelle tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử κ-casein được sắp xếp tại vùng biên sub-micelle. Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 8 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Cấu tạo sub-micelle casein Cấu tạo một micelle casein. − Chú thích : A: sub – micelle; B : đầu ưa nước của κ-casein; C: Phosphat canxi; D: κ -casein; E: nhóm phosphat − Trong cấu trúc của micelle, các sub-micelle liên kết với nhau nhờ muối calci phosphate và sự tương tác giữa các gốc kị nước. Kích thước micelle phụ thuộc vào hàm lượng ion Ca 2+ có trong sữa và dao động khoảng 0.2 ± 0.4µm. Các sub-micelle ở vùng biên trong cấu trúc micelle thường chứa hàm lượng κ-casein khá cao. Do sự bố Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 9 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh trí các đầu ưa nước của κ-casein luôn hướng ra vùng biên nên chính các phân từ κ- casein làm cho micelle hoà tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc của micelle trong sữa. − Nếu tách κ-casein ra khỏi micelle hoặc lấy đi phần ưa nước của nó, cấu trúc micelle trở nên không ổn định. Trong trường hợp này, nếu như có mặt Ca 2+ trong sữa, các micelle sẽ liên kết lại với nhau và tạo nên hiện tượng đông tụ casein. II. Quá trình đông tụ − Đông tụ protein trong sữa chính là quá trình đông tụ casein − Đông tụ casein trong sữa là quá trình chuyển casien từ trang thái keo sang khối đông với cấu trúc gel. Đây là một trong những quá trình quan trọng nhất trong quy trình công nghệ sản xuất phomate. − Về mặt hóa lí học, hiện tượng đông tụ sữa được thể hiện bằng sự kết tụ giữa các mixen casein để tạo ra gel đặc. Để thực hiện quá trình kết tụ trong sản xuất phomai, cần thiết phải có một lượng acid lactic và men dịch vị được lấy từ múi khế của dạ dày bê để làm đông tụ sữa khi chế biến phomai. Tất cả các dạng đông tụ trong sản xuất phomate đều là kết quả đồng thời của men dịch vị và acide lactic vốn được sinh ra từ quá trình lên men đường lactose bởi vi khuẩn lactic. Đôi khi một trong hai dạng kết tụ chiếm ưu thế. Khi đông tụ do men dịch vị đóng vai trò chủ đạo thì lượng acide lactic tạo ra do vi khuẩn là không đáng kể, ngược lại khi đông tụ bằng acide lactic thì vai trò của men dịch vị bị hạn chế, do đó trong trường hợp này chính độ acide đóng vai trò quyết định đến quá trình đông tụ. − Để tiến hành đông tụ casein sữa, người ta thường sử dụng một trong hai phương pháp sau: II.1. Chỉnh giá trị pH sữa về điểm đẳng điện của casein: − Phương pháp này được sử dụng trong công nghệ sản xuất một số loại phomate tươi như Cottage, Quarg,… − Khi giảm độ pH (do kết quả của quá trình lên men tạo acid lactic sinh ra bởi vi sinh vật hay do acid được con người chủ động đưa vào), các ion H + của acid sẽ liên kết với micelle casein mang điện tích âm và làm giảm điện tích của micelle casein. Khi tới giới hạn, các micelle casein sẽ đông tụ tạo thành gel. − Các nhà sản xuất sẽ sử dụng một hệ vi khuẩn lactic để chúng tạo ra acide lactic và làm giảm giá trị pH của sữa, gây đông tụ casein. Cần lưu ý là việc sử dụng hệ vi khuẩn Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 10 [...]... nhau trong q trình đơng tụ casein Q trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 20 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Q trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 21 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Q trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 22 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Q trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 23 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Q trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 24 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Q trình. .. trong bồn Nắp đậy (5) có thể tháo rời để quan sát và phục vụ cho việc vệ sinh thiết bị Q trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 28 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Tài liệu tham khảo Các sách tham khảo: 1 Cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống pha chế (tập 1) - Lê Văn Việt Mẫn 2 Cơng nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa - Lê Thị Liên Thanh – Lê Văn Hồng 3 Cơng nghệ chế biến sữa và các sản. .. trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 13 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh − Paracasein kết hợp với Canxi tạo thành quện sữa (gel) − Trong q trình này, dưới tác dụng của enzyme rennin, casein và paracasein của sữa sẽ bị phân giải một phần tạo pepton và amino acid (tyrosine, tryptophan…) tập trung tại cục đơng tồn tại ở dạng dung dịch − Như vậy rennin trong một vai trò rất quan trọng trong q trình đơng tụ. .. trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 25 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh Bệ đơng tụ Cánh khuấy Hệ thống dao cắt khối đơng tụ Bộ phận lọc huyết thanh (đạt bên trong thùng, tại vị trí tháo whey) Xe đẩy với bơm và dụng cụ chứa huyết thanh sữa Bảng ép (dùng cho phomate, có lỗ rỗng hình tròn) Thanh đỡ Xylanh thuỷ lực sử dụng để ép sơ bộ khối đơng Dao cắt khối đơng tụ − Sữa được đơng tụ trong bể đơng tụ (1), sau... xuất, người ta thường dùng muối CaCl 2 để bổ sung vào sữa trước khi thực hiện q trình đơng tụ Hàm lượng dùng từ 5 – 20g cho 100kg sữa tươi − Việc bổ sung CaCl2 có thể làm giảm nhẹ pH sữa Hiện tượng này cũng có lợi cho q trình đơng tụ Q trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 19 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh − Nếu bổ sung Ca2+ với hàm lượng q cao, khối đơng tụ trở nên cứng hơn và có thể gây khó khăn cho việc... độ pH của sữa sẽ tiến đến điểm đẳng điện của từng loại casein Điểm đẳng điện là điểm mà tại đó khả năng hòa tan của casein là thấp nhất và thường nằm trong khoảng 4.2 -4.7 − Hai q trình này khởi đầu sự thay đổi trong chính những micelle, bắt đầu là sự tăng về kích thước của micelle thơng qua qúa trình kết tụ và cuối cùng tạo thành một khối kết tụ đặc Q trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 16... Kết quả là tốc độ đơng tụ của sữa gia tăng − Nhiệt độ tối ưu cho q trình đơng tụ casein trong sữa khoảng 42,5 – 450C IV.4 Calci: − Ion Ca2+ sẽ làm giảm điện tích của các casein do chúng tạo liên kết với các nhóm tích điện trong phân tử casein, do đó sẽ làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle với nhau và giúp cho q trình đơng tụ sữa diễn ra nhanh và dễ dàng hơn − Trong sản xuất, người ta thường dùng... ứng thủy phân liên kết peptide đặc hiệu trong phân tử k-casein Còn tốc độ q trình đơng tụ sữa lại phụ thuộc Q trình đơng tụ protein trong sản xuất sữaPage 18 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh vào tần số va chạm của các micelle đã giải phóng được lớn phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt chúng Như vậy hàm lượng chymosin sử dụng sẽ ảnh hưởng gián tiếp đến tốc độ đơng tụ sữa và cấu trúc của khối đơng − Hàm lượng... đơng tụ , hiệu suất thu hồi khối casein trong khối đơng tụ sẽ là 40 - 45% Thiết bị đơng tụ protein trong sữa: V.1 Bể đơng tụ sữa − Bể đơng tụ sữa hình hộp chữ nhật, xung quanh là lớp vỏ áo để dẫn tác nhân điều nhiệt V nhằm ổn định nhiệt độ sữa chứa trong bể Trên thân thiết bị, tại vị trí gần sát đáy là cửa bể bơm sữa vào bồn và để tháo huyết thanh sữa ra khỏi bồn dưới đay là hệ thống chân đỡ Phía trên... nhiên nhóm chế phẩm chymosin được sản xuất bằng phương pháp lên men sẽ được sử dụng phổ biến trong tương lai III Cơ sở khoa học của phương pháp đơng tụ protein sữa III.1 Cơ sở khoa học của phương pháp đơng tụ protein sữa bằng điều chỉnh pH: − Casein trong sữa tồn tại dưới dạng micelle Chúng có điểm đẳng điện pI=4,6 Theo Cheftel J.C và cộng sự cho rằng khi bảo quản sữa tươi ở 4 – 7 0C, các micelle sẽ . trong sữa, các micelle sẽ liên kết lại với nhau và tạo nên hiện tượng đông tụ casein. II. Quá trình đông tụ − Đông tụ protein trong sữa chính là quá trình đông tụ casein − Đông tụ casein trong. về quá trình đông tụ protein caseintrong sản xuất phomate sẽ được trình bày một cách khoa học, rõ ràng nhất. Quá trình đông tụ protein trong sản xuất sữaPage 7 GVHD: Lê Thị Hồng Ánh I. Protein. Thị Hồng Ánh Quy trình sản xuất phomate − Một trong số các quá trình quan trọng nhất trong quá trình sản xuất phomate chính là quá trình làm đông tụ protein casein trong sữa. Trong bài báo cáo