TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ******* ĐỀ TÀI ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN PRÔTEIN SỮA TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN, CHẾ BIẾN GVHD: ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG NHÓM: Thành viên: Mai Thanh Thanh 13116124 Khương Thị Thanh Thảo 13116127 Nguyễn Thị Quỳnh Trâm 13116154 Lương Thị Thùy Trâm 13116180 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa TP HỒ CHÍ MINH, 11/2015 Mục lục PHỤ LỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học số loại sữa……………………………………… Bảng 2: Tỷ lệ casein protein hòa tan (%) ………………………………………… Bảng 3: Tỷ lệ loại casein protein sữa………………………………………… Bảng 4: Tỷ lệ loại protein hòa tan sữa……………………………………… 10 Bảng 5: Ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ, Ph lên hiệu tác động áp suất cao đổi với alpha-lactalbumin betalactoglobulin……………………………………… 17 PHỤ LỤC HÌNH Hình 1: Cấu tạo micenlle casein Hình 2: Cấu trúc α-lactalbumin………………………………………………………… 11 Hình 3: Cấu trúc lactoglobulin…………………………………………………………11 β- Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Hình 4: Cấu trúc Immunoglobulins………………………… 12 Hình 5: Cấu trúc lactoferrin…………………………………………………………… 12 Hình 6: Sự hình thành cầu sulphur gây biến tính whey protein 14 Hình 7: Sự biến tính k- casein ßlactoglobulin………………………………….14 Hình 8: Ảnh hưởng áp suất lên kích thước trung bình cuarcacs casein micelle…….17 Hình 9: Sự suy thoái protein sữa…………………………………………………………24 LỜI MỞ ĐẦU Sữa loại thức uống đặc biệt, mềm, dễ tiêu hóa dễ hấp thu, cung cấp nhiều chất dinh dưỡng có mùi vị thơm ngon Ngày sản phẩm làm từ sữa xuất ngày đa dạng phong phú chủng loại đáp ứng nhu cầu, thị hiếu ngày cao người tiêu dùng Không dừng lại đó, công nghiệp sản xuất sản phẩm sữa nghiên cứu sâu Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa định hướng nhiều hướng phát triển Để thực điều việc áp dụng điều chỉnh yếu tố công nghệ phù hợp yếu tố vô quan trọng giúp đa dạng hóa nâng cao chất lượng sản phẩm Trong sữa protein thành phần có vai trò định tính chất giá trịnh dinh dưỡng sản phẩm sau chế biến ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến protein sữa trình bảo quản chế biến vấn đề quan tâm hàng đầu Bài viết sau sẻ giúp tìm hiểu rõ vấn đề Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Giới thiệu[1] 1.1 Đặc điểm, thành phần cấu trúc sữa Sữa chất lỏng sinh lý tuyến sữa tổng hợp từ hợp chất có máu, tiết từ tuyến vú động vật nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Sữa thực phẩm giàu chất dinh dưỡng cần thiết cho phát triển thể Những chất có khả đồng hóa cao từ lâu người biết sử dụng sữa loại thực phẩm bổ dưỡng cho thể trẻ sơ sinh Trong sữa có chứa glucid, protein, lipid, số khoáng chất vitamin Những hợp chất cần thiết cần thiết phần ăn ngày người + Thành phần vật lý sữa Sữa tươi dạng lỏng, nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng, vị Sữa thường có đặc điểm tính chất sau: • Tỷ trọng : 1,028 – 1,038 • Nhiệt độ đông đặc : - 0, 550C • pH : 6,5 – 6,6 • Độ axit tính độ Donic 0D • Chỉ số khúc xạ 200C : 16 – 18 : 1,35 + Thành phần hóa học sữa Thành phần hóa học loại sữa không giống nhau, chúng thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn vật, loài, giống nhiều yếu tố khác Bảng 1: Thành phần hóa học số loại sữa Sữa Nước (%) Người Bò Dê Ngựa Trâu 85 87 89 82 85 Chất khô (%) 12.0 12.4 13.0 10.5 17.9 Protein (%) Lipid (%) Glucid (%) Tro (%) 1.2- 1.5 3.3 3.1 1.7 4.5 3.5 3.7 4.3 2.0 7.7 6.0 – 7.0 4.7 4.8 6.5 4.8 0.3 0.7 0.8 0.3 0.8 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa  Các thành phần sữa  Protein (casein whey protein ) Sữa nguồn protein tuyệt vời protein sữa có cấu trúc phân tử lớn, không hòa tan nước Có hai loại protein sữa casein whey Các protein casein sữa kết hợp với số khoáng chất sữa hình thành mixen (chứa khoảng 65% nước, lại casein khoáng gồm canxi, magie, photphat…) Ánh sáng phản xạ từ mixen làm cho sữa có màu trắng Protein casein đông lại, tách khỏi nước có axit Casein sữa “túm tụm” lại với hoạt động bọt biển nhỏ để giữ nước Chúng chứa giữ tới 70% nước cho mảnh cợn sữa Axit, muối hay nhiệt độ cao khiến casein đông bị nước Đạm whey bị đông lại sức nóng, axit muối  Chất béo Sữa nguồn chất béo dồi Chất béo sữa nước Có nhiều loại chất béo khác sữa Các chất béo sữa thường có cholesterol thấp Trong bơ, hàm lượng chất béo cao thường giá cao sản phẩm sữa Ở sữa tươi, hạt chất béo gắn kết với nhau, lớn đến mức lên bề mặt sữa, tạo lớp khác Để ngăn chặn điều xảy ra, hầu hết sữa đóng hộp phải xử lý chia nhỏ phân tử chất béo để tạo đồng  Đường lactose Sữa chứa số carbon hydrate dạng đường tự nhiên Đường sữa gọi lactose tìm thấy trong sữa Lactose tạo vị cho sữa Lactose tiêu hóa enzyme đặc biệt thể sản xuất Một số người uống sữa tươi họ tiêu hóa lactose sữa Cơ thể họ thiếu enzym lactase hệ tiêu hóa Không có lactase, lactose phân chia thành glucose galactose để hấp thụ đốt cháy thành lượng Khi lactose lên men hệ tiêu hóa, sinh khí số axit (những người bất dung nạp lactose chuyển hóa lượng từ lactose) Lactose bị caramen hóa sữa làm nóng biến sữa thành màu xỉn Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa  Nước Nước tự chiếm 96-97% tổng lượng nước Nó tách trình cô đặc, sấy liên kết hóa học với chất khô Nước tự bốc trình bảo quản mát bị ngưng tụ bề mặt Khi bảo quản sữa bột, nước tự xâm nhập vào làm cho sữa bột bị vón cục Nước liên kết chiếm tỷ lệ nhỏ, khoảng 3-4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào thành phần nằm hệ keo: protein, photphatit, poly sacarit Nước liên kết thường gắn với nhóm –NH2, -COOH, OH, =NH, -CO-NH Hàm lượng nước liên kết sản phẩm sữa khác Ví dụ: sữa gầy có 2,13 -2,59% nước liên kết, sữa đầu có 4,15% nước liên kết, nước tách trình sản xuất bơ có 1,75% nước liên kết Nước liên kết đóng băng nhiệt độ < ֩C, không hòa tan muối, đường  Vitamin Sữa thức ăn có chứa nhiều loại vitamin cần thiết cho thể, hàm lượng vitamin không cao Số lượng hàm lượng loại vitamin sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố thức ăn, điều kiện chăn nuôi, giống loài tuổi loại gia súc Trong sữa bò có nhiều loại vitamin tan chất béo (vitamin A, D, E, K…), nhóm vitamin tan nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP…)  Khoáng Hàm lượng chất khoáng sữa khoảng 0.6-0.8% tùy loại sữa Hàm lượng khoáng sữa bò khoảng 0.7% Chất khoáng sữa có nhiều loại như: kali, canxi, natri, magiê, sắt, mangan, iốt, nhôm, crom, Trong đó, kali canxi nhiều Các loại muối khoáng sữa có nhiều loại, phổ biến muối photphat, clorua, citrat, caseinat  Enzyme Các enzyme protein có khả kích hoạt phản ứng hóa học ảnh hưởng đến giai đoạn tốc độ phản ứng Enzyme xúc tác phản ứng mà không bị biến đổi lượng nên gọi xúc tác sinh học Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính chất enzyme nhiệt độ pH Nhiệt độ thích hợp Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa enzyme 25-500C, nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt động enzyme, nhiệt độ cao làm phân hủy enzyme Trong sữa có nhiều loại enyme khác nhau, chúng ảnh hưởng tới chất lượng sữa sản phẩm chế biến từ sữa  Các chất khí Trong sữa tươi thường có chứa số chất khí khí nitơ, khí cacbonic, khí oxi… Hàm lượng chất khí sữa không nhiều: lít sữa có khoảng 50-90 ml chất khí Các chất khí thường tạo thành bọt khí sữa, bọt khí nơi thích hợp cho loại vi sinh vật “ẩn nấp” phát triển Vì sữa có nhiều chất khí lợi Trong trình khử trùng, hàm lượng chất khí sữa giảm 1.2 Thành phần protein sữa Protein phân loại theo nhiều cách dựa vào tính chất hóa học hay vật lý, chức sinh học chúng Thông thường, người ta phân loại protein sữa thành casein whey protein Whey protein thuật ngữ thường dùng từ đồng nghĩa với protein huyết sữa, nên dùng để protein whey từ trình sản xuất mát Ngoài protein huyết sữa, whey protein chứa đoạn phân tử casein bị tách rời trình đông tụ men dich vị sữa Một số protein huyết sữa tồn với nồng độ thấp sữa gốc Điều biến tính nhiệt trình trùng sữa trước làm phomat Người ta phân biệt ba nhóm protein sữa dựa biểu hình thức tồn khác Casein dễ kết tủa khỏi sữa chủ yếu men dịch vị hay độ pH thấp, protein huyết hòa tan dung dịch Những protein huyết thể cầu biến tính tăng nhiệt vừa phải, casein lại bền nhiệt Đúng tên gọi, protein màng giọt chất béo kết dính với bề mặt giọt chất béo bị giải phóng tác động học Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Bảng 2: Tỷ lệ casein protein hòa tan (%) Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa 1.2.1 Casein Casein tên nhóm protein chủ yếu sữa Casein có mặt tất sữa động vật, bao gồm sữa người Trong sữa bò casein chiếm gần 80% tổng số protein hay khoảng 26g cho lít sữa Casein photphoprotein, thành phần có gốc acid photphoric Casein có nhiều nhóm chức tự như: amin, -COOH, = NH, -OH, -HS….Nhờ nhóm mà casein có khả tham gia phản ứng hóa học Trong sữa casein tồn dạng caseinat kết hợp với canxiphotphat tạo thành phức hợp caxiphotphatcaseinat (micelle) Casein chia làm bốn nhóm phụ γ casein, β casein, κ casein, α casein Cả bốn nhóm không đồng có chứa từ – biến thể gen khác Những biến thể khác số axit amin Điểm chung casein α- β axit amin este hóa thành axit phosphoric Axit phosphoric liên kết với canxi (có chứa nhiều sữa) để hình thành liên kết nội phân tử ngoại phân tử Điều khiến casein dễ dàng tạo chuỗi polymer có chứa vài loại casein giống hay khác Do có nhiều nhóm phosphate nhóm kỵ nước phân tử casein, phân tử polyme hình thành từ casein đặc biệt bền Những phân tử cấu tạo từ hàng trăm hàng nghìn phân tử đơn lẻ hình thành nên dung dịch keo, tạo nên màu trắng sữa Những phức chất gọi micelle casein Hình cho thấy micelle casein bao gồm phức hợp dưới-micelle, có đường kính từ 10 đến 15 nm (1 nm = 10 –9 m) Một micelle với kích thước trung bình có tới 400 đến 500 dưới-micelle có kích thước lớn tới 0.4 µm 10 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Có thể nói tác động renin casein bao gồm ba bước: bước cắt liên kết Phe 105 Met 106 phân tử casein K; bước 2: tạo thành tập hợp (đông tụ); bước 3: tác dụng renin với cấu tử casein xảy trình chín phomai Tốc độ ba bước phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ pH Riêng bước thứ hai chịu ảnh hưởng canxi, tính chất mixen casein có liên kết với serum protein biến tính Các tương tác ion xảy phần tích điện dương paracasein K phần tích điện âm casein a ß Các cầu canxi phosphat thiết lập Sau kết tủa casein axit, phần nước lại (whey) chứa alactalabumiin, ß-lactoglobulin lượng nhỏ protein albumin Khi sữa bị gia nhiệt, protein lactoserum bị biến tính liên kết với casein ransin giảm khả liên kết với ion canxi Protein lactosérum, đặc biệt -lactalbumin có giá trị dinh dường cao Thành phần axit amin chúng giống với thành phần axit amin lý tưởng a-Lactalbumin: Có thành phần axit amin tương tự casein Điềm đẳng điện PH=5,1 Không bị đông tụ men sữa ß-Lactoglubulin: Có điêm đăng điện PH=5,3 Khi đun nóng sữa 60°C, hàng loạt phản ứng xay cầu disunfua bắt đầu tạo thành phân tử ß-lactoglobulin phân tử casein K, phân tử ß-lactoglobulin alactalbumin Ở nhiệt độ cao, hợp chất chứa lưu huỳnh H2S giải phóng , tạo thành mùi nấu cho sữa ß-Lactoglobulin có hai call disunfua nhóm -SH tự do, chúng liên họp tạo thành dime, octame Khi bị đun đến 80°C ß-Lactoglobulin đông tụ cách dễ dàng Sự đông tụ xảy theo hai giai đoạn Giai đoạn 65-70°C kèm theo thay đồi cấu hình phân cuả protein liên quan đến giãn polypeptide globulin Giai đoạn giai đoạn đông tụ, tạo thành gel Khi xảy liên hợp tạo thành liên kết S-S nhóm tiol tự phân tử phân tử Renin không đông tụ ß-lactoglobulin điều kiện thường ß24 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa lactoglobulin bị biến tính xử lý nhiệt độ cao nên sau đó, lên men ßlactoglobulin chuyển vào quện sữa Imunoglobulin(các globulin miễn dịch): Có thể kết tủa globulin miễn dịch bang magie sunfat, amonsunfat Trong sữa bình thường hàm lượng globulin miễn dịch thấp Ngược lại, sữa đầu chúng chiếm đến 90% tổng so protein lactoserum Khi tác dụng lên sữa nhiệt độ từ 70% trở lên, casein có khả hydrat hóa cao đạt mức cực đại 90-95°C, nhiệt độ cao nữa, hydrat hóa casein lại giám Việc xử lý nhiệt làm giảm khả đông tụ bàng renin casein Sừa đun 120°C 15 phút hoàn toàn khả đông tụ renin Khi độ acid sữa cao casein lại đông tụ nhiệt độ thấp 1.3.4 Thời gian[4] Thời gian bảo quản ảnh hưởng đến vi sinh vật sữa Trong điều kiện bảo quản tốt sữa chứa lượng lớn tế bào có hệ vi sinh vật đa dạng Theo nhiều nghiên cứu thấy: - Trong 12 đầu, sữa có nhiều loại vi khuẩn có vi khuẩn - gây thối vi khuẩn gây kiềm hóa chiếm ưu Sau 24 nhóm vi khuẩn bị vi khuẩn lên men (vi khuẩn lactic ) - sữa chua kiềm chế Sau 72 cầu khuẩn lactic bị nhóm vi khuẩn hình que chịu acid kiềm chế Sau nhóm vi khuẩn nấm mốc, nấm men xuất gây hư hỏng sữa + Những biến đổi sữa thời gian thay đổi Trạng thái: Sữa bị biến đổi từ trạng thái chất lỏng đồng nhất, không vón cục sang trạng thái vón cục, độ nhớt thay đổi, có lớp béo bề mặt Điều protein bị đông tụ, vi khuẩn lactic, butyric làm sữa bị vón cục Màu sắc: thời gian lâu làm cho vi khuẩn Psedonomas synantha, Bactricum synathum phát triển khiến sữa bị biến đổi từ màu trắng ngà thành màu vàng kim loại mặt sữa Mùi vị: Sữa có mùi ôi vị xuất bảo quản lạnh sữa dài ngày, phân giải lipit, protein tạo thành axit butyric, aldehit, aceton, este số 25 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa chất khác Sữa có vị đắng dư vị số loại thức ăn chăn nuôi chủ yếu vi khuẩn có khả phân hủy protein thành peptone Protein phân hủy hành động enzyme tiếp xúc với ánh sáng Nguyên nhân chủ yếu thoái hóa protein thông qua enzyme gọi protease Protease sữa đến từ nhiều nguồn: sữa mẹ đẻ, ô nhiễm vi khuẩn không khí, vi khuẩn thêm cố ý cho trình lên men, tế bào soma sữa Suy thoái không mong muốn (sự phân giải protein) kết làm sản phẩm giảm hương vị chất lượng Hai axit amin sữa, methionine cystine nhạy cảm với ánh sáng bị xuống cấp tiếp xúc với ánh sáng Điều dẫn việc giảm hương vị sữa giảm chất lượng dinh dưỡng axit amin Hình 9: suy thoái protein sữa Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lân protein sữa trình bảo quản chế biến 2.1 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình trùng tiệt trùng[5] 26 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Thanh trùng trình tiêu diệt vi sinh vật gây hại cho thực phẩm ức chế trình sinh tổng hợp độc tố chúng Tiệt trùng trình tiêu diệt toàn vi sinh vật (ở dạng tế bào sinh dưỡng bào tử ức chế không thuận nghịch enzyme thực phẩm) Mục đích: Thanh trùng: ức chế tiêu diệt phần hệ vi sinh vật (vi sinh vật gây bệnh ) enzyme Tiệt trùng tiêu diệt toàn hệ vinh sinh vật enzyme sản phẩm sữa Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein:  Nhiệt độ: - Thanh trùng: HTST 72 – 75 oC; 15-20s (nhiệt độ cao, thời gian ngắn) LTLT 62 - 65 oC; 30 phút (nhiệt đô thấp, thời gian dài) - Tiệt trùng: Thông thường 110 – 120 oC; 1-3s UHT 135 - 140 oC; 1-3s Khi trùng Pasteur ứng dụng sản xuất sữa hộp cô đặc sữa (thường nhiệt độ 100°C) protein ß-lactoglobulin bị biến tính Bắt đầu từ 80°c, protein dung dịch tự trùng hợp tạo gel Các nhóm thiol tự do, vốn ban đầu ẩn dấu lòng phân tử xuất cấu trúc cầu bị giãn mạch, tương tác với nhóm thiol khác với cầu di-sunfur phân tử phân tử Khi tạo phức hợp protein hòa tan bị biến tính hợp phần chứa s mixen (casein K,casein aS2) Nhiệt độ 135oC protein màng hạt cầu béo tạo thành hệ thống giúp cho màng giảm tính thấm, trình đồng hóa sau tiệt trùng sử dụng sữa UHT có hàm lượng béo cao Whey protein, đặc biệt β-lactoglubulin nhạy cảm với nhiệt bắt đầu 65oC biến tính hoàn toàn 90oC vòng phút β-lactoglubulin liên kết đặc biệt với k-casein qua cầu nối sunphur, làm cho kcasein khó bị tác dụng rennet, điều giải thích cục đông sữa trùng nhiệt độ cao mềm Đun sữa 75oC/ 20-60 giây bắt đầu xuất mùi thơm sữa giải phóng hợp chất có chứa β-lactoglubulin protein khác, mùi 27 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa thơm đặc trưng biến đổi acid amin kèm theo tạo thành nhóm sunlfiiahydrin (-SH) protein Ở nhiệt độ 100oC lactose phản ứng với protein, tạo màu nâu (phản ứng maillard) làm thay đổi mùi vị, giảm β-lactoglubulin giá trị dinh dưỡng, đặc biệt lysine Sữa trùng, sữa UHT phân biệt lượng lactulose, lactulose đồng phân lactose hình thành sữa xử lý nhiệt độ cao  Thời gian : Nếu thời gian trùng tiệt trùng chưa đáp ứng yêu cầu khả sữa bị nhiễm vi sinh vật cao, đặc biệt Pseudomonas fluorescens (enzyme có pHopt = 7-8, Topt = 40-50 oC hoạt động pH nhiệt độ thấp, bị vô hoạt 150 oC 10s) sinh protease thủy phân protein thành polypeptide, peptide acid amin, làm cho protein sữa biến tính ảnh hưởng đến trình bảo quản Nếu thời gian trùng tiệt trùng cao so với yêu cầu làm ảnh hưởng lớn đến giá trị dinh dưỡng sữa 2.2 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình khí Bài khí trình đuổi khí chất dễ bay có sữa Mục đích: tăng hiệu trình đồng hóa, tách bỏ hợp chất bay có mùi khó chịu có sữa (do khuấy trộn hỗn hợp) chất lượng sản phẩm tốt Ảnh hưởng yếu tố lên protein:  Nhiệt độ: Nếu nhiệt độ cao protein biến tính, đường acid amin tham gia phản ứng maillard, vitamin có sữa bị thủy phân ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng sản phẩm  Áp suất: Nếu áp lực chân không cao lượng nước chưa kịp ngưng tụ tách theo khí làm hao hụt thể tích sữa, tốn nhiều lượng cho trình Vì gia nhiệt sữa lên 65-68oC trước đưa vào thiết bị khí Thiết bị khí giảm 60oC áp suất chân không trì 584 mmHg 2.3 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình cô đặc nhiệt 28 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Cô đặc nhiệt trình sử dụng nhiệt độ cao làm bay phần nước bảng khảo sát, nhằm mục đích tăng hàm lượng chất khô mẫu Trong công nghệ sản xuất sữa bột, sữa cô đặc, sữa chua, người ta cần cô đặc sữa đến nồng độ chất khô cần thiết Cùng với kỹ thuật membrane, cô đặc nhiệt kỹ thuật truyền thống thường sử dụng hàm lượng chất khô mẫu cao mà kỹ thuật cô đặc khác đạt Cơ chế: dùng dùng để gia nhiệt sữa nâng nhiệt độ sữa lên đến điểm sôi, nước từ trạng thái lỏng sẻ chuyển qua trạng thái thoát môi trường xung quanh Cùng với nước chất khí cấu tử dễ bay có sữa bị Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein  Nhiệt độ Nhiệt độ cô đặc thường dao động khoảng: 45 – 70◦C Sử dụng phương pháp cô đặc chân không người ta giảm nhiệt độ sôi mẫu cần cô đặc xuống 40◦C Tại nhiệt độ thành phần protein sữa không bị biến đổi Casein không bị biến tính đặc biệt thành phần ß-lactoglobulin whey nhạy cảm với nhiệt độ chưa đạt nhiệt độ để bắt đầu biến tính (>65◦C)  Thời gian: Đối phương pháp cô đặc thông thường thời gian lâu gây biến tính protein tác dụng nhiệt độ hay enzyme với phương pháp cô đặc chân không chủ yếu enzyme protase thủy phân protein có dịch sữa ban đầu 2.4 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình sấy phun Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu tác dụng nhiệt Trong trình sấy, nước tách khỏi vật liệu nhờ khuếch tán do: - Chênh lệch ẩm bề mặt bên vật liệu - Chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Quá trình sấy phun có số điểm khác biệt so với trình sấy khác Mẫu nguyên liệu đưa vào sấy có dạng lỏng, sản phẩm sau sấy có dạng bột Thực chất mẫu nguyên liệu vào thiết bị sấy sẻ phân tách thành hạt nhỏ li ti buồng sấy Chúng tiếp xúc với tác nhân sấy Kết 29 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa nước bốc nhanh chóng Các hạt sản phẩm tách khỏi tác nhân sấy nhờ hệ thống thu hồi riêng Trong công nghiệp chế biến sữa thường gặp hệ thống sấy phun sau: o o o o Hệ thống sấy phun giai đoạn Hệ thống sấy phun hai giai đoạn Hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải Hệ thống sấy phun cho sản phẩm sữa bột tan nhanh Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein:  Nhiệt độ Trong công nghiệp sản xuất sữa bột, nhiệt độ không khí nóng cửa vào buồng sấy phun thường nằm khoảng 170 – 230◦C, nhiệt độ không khí cửa 76 - 100◦C Whey protein nhạy cảm với nhiệt độ so với casein (ß-lactoglobulin nhạy cảm với nhiệt bắt đầu 60- 65◦C biến tính hoàn toàn 90◦C phút) Khi sữa bị gia nhiệt 60◦C, biến tính bắt đầu có tương tác amino acid chứa S ß-lactoglobulin Cầu sulphur hình thành phân tử ß-lactoglobulin, phân tử ß-lactoglobulin phân tử k- casein phân tử ß-lactoglobulin α-lactalbumin Do thời gian tiếp xúc hạt sữa lỏng tác nhân sấy thiết bị ngắn nên nhiệt độ mấu nguyên liệu trình sấy không bị tăng cao Nhờ biến tính protein đặc biệt whey protein không đáng kể  Áp suất: Tùy thuộc vào cấu tạo cấu phun, cao làm kích thước hạt casein micelle nhỏ nguyên nhân trực tiếp thúc đẩy biến tính protein tác dụng nhiệt độ 2.5 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình đông tụ casein Đông tụ casein sữa trình chuyển casein từ trạng thái keo sang khối đông với cấu trúc gel Đây trình quan trọng quy trình công nghệ sản xuất phomai Để tiến hành đông tụ casein người ta thường sử dụng hai phương pháp sau: 30 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa - Chỉnh giá trị pH điểm đẳng điện casein Phương pháp sử dụng công nghệ sản xuất số loại phomai tươi Cottage, Quarg… Cơ chế: casein sữa tồn dạng micelle Chúng có điểm đẳng điện pI 4,6 Theo Cheftel J.C cộng (1985), bảo quản sữa tươi 4-7 ◦C, micelle sẻ bị phân ly phần thành tiểu micelle, sau 24h có đến 50% ß-casein tách khỏi cấu trúc micelle sữa Khi gia nhiệt trở lại, phân tử ß-casein sẻ liên kết cách chậm chạp với micelle ban đầu Như sữa bảo quản thời gian dài nhiệt độ thấp sẻ có hàm lượng casein hòa tan tăng cao Quá trình đông tụ casein hòa tan sẻ khó khăn triệt để so với casein tồn dạng hạt micelle Nếu ta đưa pH sữa giá trị 4,6 – điểm đẳng điện casein – làm tăng lực hút tĩnh điện phân tử với Khi casein chuyển sang trạng thái không tan sẻ xuất khối đông tụ sữa - Sử dụng enzyme đông tụ sữa: chúng thu nhận tinh từ nhiều nguồn gốc thương mại hóa với tên gọi khác (Chymosin, pepsin, gastriscin,….) Cơ chế:  Giai đoạn 1: enzyme chomisin xúc tác thủy phân liên kết peptide vị trí đặc hiệu phân tử k- casein  Giai đoạn 2: đông tụ casein Ở giai đoạn này, micelle sau bị phân đoạn caseinomacropeptide phân tử tử k- casein bắt đầu liên kết lại với  Giai đoạn 3: kết thúc trình đông tụ tách huyết sữa Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein  Nhiệt độ - Nhiệt độ thấp: nhiệt độ nhỏ 15 ◦C, trình đông tụ sữa chymosin dường không diễn Thực tế, nhiệt độ thấp (< 15◦C) enzyme chymosin xúc tác thủy phân liên kết peptide đặc hiệu phân tử k- casein để giải phóng caseinomacropeptide Tuy nhiên theo Walstra van Vliet (1986), phân tử ß-casein từ vùng trung tâm sẻ nhô bề mặt micelle làm cho micelle không tập hợp lại với nhau, trạng thái keo micelle sữa trở nên ổn định bền vững 31 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa - Nhiệt độ cao: ta tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng hóa sinh tăng theo Mặc khác, việc gia tăng nhiệt độ làm tăng tần số va chạm micelle giải phóng phân đoạn aseinomacropeptide bề mặt chúng Kết tốc độ đông tụ sữa sẻ gia tăng Thực nghiệm cho thấy nhiệt độ tối ưu cho trình đông tụ casein sữa khoảng 42,5 – 45 ◦C Chú ý: Khi sữa bị gia nhiệt số whey protein bị biến tính tạo thành phức hợp với k-casein, tạo tủa kết hợp với canxi phân tử casein Cục đông sản xuất từ sữa gia nhiệt sẻ không giải phóng whey giống sữa chưa gia nhiệt  pH Độ pH ảnh hưởng đến cấu trúc micelle sữa: độ pH thích hợp đông tụ casein 4,6 Khi ta giảm Ph, phosphate calci bị tách khỏi cấu trúc micelle, làm giảm điện tích micelle, nhờ thời gian đông tụ sữa sẻ rút ngắn  Thời gian Tùy thuộc vào loại sản phẩm: phomai, sữa chua, vượt thời gian cần thiết sẻ xảy suy giảm protein sữa[7] Protein phân hủy hành động enzyme protease (đến từ nhiều nguồn: sữa mẹ đẻ, ô nhiễm vi khuẩn không khí, vi khuẩn thêm cố ý cho trình lên men, tế bào soma sữa) tiếp xúc với ánh sáng kết làm sản phẩm giảm hương vị chất lượng Thời gian kéo dài axit amin sữa methionine cystine nhạy cảm với ánh sáng bị xuống cấp tiếp xúc với ánh sáng Điều dẫn việc giảm hương vị sữa giảm chất lượng dinh dưỡng axit amin 2.6 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình lên men:  Biến đổi protein sữa[7] Trong trình lên men axit lactic tạo nhiều trình tách ion canxi khỏi casein nhanh Cấu trúc casein bị thay đổi nhiều tạo thành khối casein bị vón cục lại pH đẳng nhiệt 32 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa NH2-R(COO)2Ca + CH3CHOH-COOH Cazeinat Canxi NH2R(COOH)2 + CH3CHOH-COO)Ca Axit lactic Axit Cazeinic Canxi lactat Chính casein chứa sữa dạng Canxi Cazeinat tác dụng với axit lactic tạo axit Cazeinic Canxi lactat Axit Cazeinic tự không hòa tan, gây đông tụ sữa Ngoài trình lên men chuyển hóa lactose thành axit lactic trình lên men phụ tạo axit bay hơi, rượu, khí CO 2, vi khuẩn sinh hương tạo axeton, diaxetin Đặc biệt loại nấm men gây lên men rượu sữa chua phân giải đường lactose, không phân giải đường khác saccarose, glucose , nhờ đặc điểm phát triển tốt sữa (vì đường sữa chủ yếu lactose) nên gọi nấm men sữa Nếu tiếp tục cho lên men sản phẩm, casein bị phân hủy, tạo thành pepton sản phẩm khác (quá trình pepton hóa hóa tạo thành enzym proteaza phân hủy protein thành dạng đơn giản dễ tiêu hóa pepton, tăng khả tiêu hóa cho thể người) Vi sinh vật chuyển hóa tiếp tục Casein bị chuyển hóa thành axit amin khí NH3, H2S tạo mùi vị khó chịu cho sản phẩm Khi trình lên men diễn ra, đường lactose chuyển hóa thành axit lactic, axit ngưng kết Casein pH= - Sữa đông đặc lại, có vị chua dịu, protid phần lớn bị đông tụ, phần nhỏ lại vi sinh vật sử dụng thành chất đơn giản Các vitamin không bị tổn thất mà tăng lên tổng hợp vi khuẩn gây chua lactic vitamin B1, C Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein: Trong trình thủy phân: dùng số chủng vi khuẩn lactic có khả sinh tổng hợp hệ enzyme protease Chúng xúc tác thủy phân protein tạo thành sản phẩm polypeptide, peptide…Ảnh hưởng đến cấu trúc gel sản phẩm  Nhiệt độ 33 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa • Nhiệt độ thấp : ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân protein, protein thủy phân chậm Ở nhiệt độ lạnh đông protein tập hợp lại gây tượng kết tủa • Nhiệt độ cao: vi sinh vật chết không thủy phân protein Ngoài protein bị biến tính, làm giảm hàm lượng protein sữa • Trong trình lên men sữa vi sinh vật ưa ấm, acid tạo dẫn đến biến tính protein Để thực trình này, người ta thường bổ sung vào sữa giống khởi động mong muốn, ủ chúng điều kiện nhiệt độ tối ưu (20°C-30°C), sau ngăn cản sinh trưởng vi khuẩn việc làm lạnh Chủng Lactobacillus spp Lactococcus lactis nuôi cấy để tạo hương tạo acid • 85-900C protein nước sữa bị biến tính • Sự biến tính tương tác với casein 90-950C 3-5 phút làm giảm biến tính tăng độ nhớt  Áp suất Áp suất môi trường hòa tan cao làm cho giống vi sinh vật xảy tượng tách nước bên dẫn tới bị chết protein không bị thủy phân Áp suất thẩm thấu môi trường thay đổi vi sinh vật có khả hoạt động tốt trình làm trình thủy phân protein đạt hiểu cao Khả đông tụ tốt  pH • pH thấp từ 4,1-4.7 Khi trình lên men diễn ra, đường lactose chuyển hóa thành axit lactic làm cho pH giảm xuống pH sữa pI casein micelle casein trung hòa điện tích mecelle casein đông tụ tạo thành gel • Khi pH cao có protein bị giãn mạch, khả hòa tan hấp thụ nước tốt • Hiện tượng tách whey tượng bề mặt hộp sữa xuất lớp chất màu vàng xanh Hiện tượng xuất trình đảo trộn khuấy lắc quy định, trình đồng hóa không đạt (kích thước cầu mỡ lớn so với quy định), chế độ sử lý nhiệt trình bảo 34 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa quản lạnh không quy định, độ pH sản phẩm thấp hình thành lợ axit béo • Trong trình lên men axit lactic tạo nhiều trình tách ion canxi khỏi casein nhanh Cấu trúc casein bị thay đổi nhiều tạo thành khối casein bị vón cục lại pH đẳng nhiệt Môi trường lên men: Một môi trường với đầy đủ chất tỷ lệ tối ưu giúp cho vi khuẩn hoạt động tốt giúp cho trình thủy phân protein diễn nhanh Các sản phẩm tạo thành đạt chất lượng tốt Nếu thiếu chất tỷ lệ không hợp lý hì trình thủy phân tinh bột không đạt hiệu tối ưu kéo dài thời gian thủy phân  Thời gian Thời gian lên men ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm: thời gian lên men ngắn trình lên men chưa triệt để, sản phẩm đông tụ chưa đạt độ chua cần thiết Thời gian thích hợp 4-5 tiếng 35 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa KẾT LUẬN Các sản phẩm sữa thị trường đa dạng, phong phú ngày phát triển Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố công nghệ (nhiệt độ, áp suất, thời gian, pH) đến protein sữa trình bảo quản chế biến góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện điều kiện tối ưu để sản xuất mà giữ tính chất giá trị dinh dưỡng thành phần protein sữa Do đòi hỏi phải áp dụng nghiên cứu có cho việc thay đổi, cải tiến yếu tố công nghệ để phát triển cho ngành công nghiệp sữa nói riêng ngành công nghiệp thực phẩm nói chung Trong trình tìm hiểu để hoàn thành đề tài nhóm chúng em nhiều thiếu sót mong nhận ý kiến đóng góp cô bạn để hoàn thiện 36 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa TRÍCH DẪN TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu sách: Lê Văn Việt Mẫn, công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống (tập 1), Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh năm 2004 Lâm Xuân Thanh, giáo trình công nghệ sản phẩm sữa, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Tài liệu website: [1] Đề tài protein sữa, [2] Tìm hiểu biến đổi protein trứng sữa trình bảo quản chế biến; [3] Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi; [4] Sữa trình trình chế biến sữa; [5] Trình bày trình trùng, chất trình trùng, nguyên lý chung, cấu tạo phận làm việc số thiết bị trùng mà bạn biết ; 37 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa [6] Sữa [7] Công nghệ sản xuất sữa chua; 38 [...]... vị sữa và giảm chất lượng dinh dưỡng của 2 axit amin Hình 9: sự suy thoái protein sữa 2 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lân protein sữa trong quá trình bảo quản và chế biến 2.1 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lên protein trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng[5] 26 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Thanh trùng là quá trình tiêu diệt vi sinh vật gây hại cho thực phẩm và ức chế các quá trình. .. sữa biến tính ảnh hưởng đến quá trình bảo quản Nếu thời gian thanh trùng và tiệt trùng cao hơn so với các yêu cầu thì làm ảnh hưởng lớn đến giá trị dinh dưỡng của sữa 2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lên protein trong quá trình bài khí Bài khí là quá trình đuổi khí và các chất dễ bay hơi có trong sữa Mục đích: tăng hiệu quả quá trình đồng hóa, tách bỏ các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu có trong. .. chất lượng dinh dưỡng của 2 axit amin 2.6 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lên protein trong quá trình lên men:  Biến đổi protein trong sữa[ 7] Trong quá trình lên men axit lactic được tạo ra nhiều thì quá trình tách ion canxi ra khỏi casein càng nhanh Cấu trúc của casein bị thay đổi nhiều và tạo thành khối casein bị vón cục lại khi ở pH đẳng nhiệt 32 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa NH2-R(COO)2Ca... triển Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ (nhiệt độ, áp suất, thời gian, pH) đến protein sữa trong quá trình bảo quản và chế biến góp phần quan trọng vào việc hoàn thiện điều kiện tối ưu để sản xuất mà vẫn giữ được tính chất và giá trị dinh dưỡng của thành phần protein trong sữa Do đó đòi hỏi phải áp dụng các nghiên cứu có được cho việc thay đổi, cải tiến các yếu tố công nghệ để phát triển... lactoferrin có vai trò trong việc hấp thu sắt của niêm mạc ruột ở động vật đang bú sữa Ngoài ra, nó cũng có khả năng kháng khuẩn, kháng virut, kháng nấm, kháng viêm, chống oxi hóa và điều hòa miễn dịch 14 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa 1.3 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lên protein sữa trong quá trình bảo quản và chế biến 1.3.1 Nhiệt độ[2] a Nhiệt độ cao do tác động của quá trình gia nhiêt: Whey... lactic như vitamin B1, C Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein: Trong quá trình thủy phân: dùng một số chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp của hệ enzyme protease Chúng sẽ xúc tác thủy phân protein tạo thành các sản phẩm như polypeptide, peptide Ảnh hưởng đến cấu trúc gel của sản phẩm  Nhiệt độ 33 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa • Nhiệt độ thấp : ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân protein,... hụt thể tích sữa, tốn nhiều năng lượng cho quá trình Vì vậy gia nhiệt sữa lên 65-68oC trước khi đưa vào thiết bị bài khí Thiết bị bài khí giảm 60oC và áp suất chân không duy trì là 584 mmHg 2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lên protein trong quá trình cô đặc bằng nhiệt 28 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Cô đặc bằng nhiệt là quá trình sử dụng nhiệt độ cao làm bay hơi một phần nước trong bảng khảo... bề mặt hộp sữa xuất hiện 1 lớp chất màu vàng xanh Hiện tượng này xuất hiện là do quá trình đảo trộn khuấy lắc quá quy định, quá trình đồng hóa không đạt (kích thước các cầu mỡ lớn hơn so với quy định), chế độ sử lý nhiệt cũng như quá trình bảo 34 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa quản lạnh không đúng quy định, độ pH của sản phẩm quá thấp do sự hình thành của các lợ axit béo • Trong quá trình lên men... trong quá trình sấy không bị tăng quá cao Nhờ đó sự biến tính protein đặc biệt whey protein là không đáng kể  Áp suất: Tùy thuộc vào cấu tạo cơ cấu phun, nếu quá cao làm kích thước hạt casein micelle càng nhỏ và là nguyên nhân trực tiếp thúc đẩy biến tính protein dưới tác dụng nhiệt độ 2.5 Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ lên protein trong quá trình đông tụ casein Đông tụ casein trong sữa là quá trình. .. trung bình của các casein micelle Tùy vào giá trị của áp suất xử lí mà kích thước trung bình của các casein micelle có thể tăng hay giảm theo các mức độ khác nhau Ngoài ra, các yếu tố: thời gian xử lí, pH sữa, nhiệt độ, sự có mặt của whey protein cũng gây ra những ảnh hưởng nhất định tới hiệu qủa tác động của áp suất lên các casein micelle Ảnh hưởng của áp suất lên kích thước trung bình của các casein ... hưởng yếu tố công nghệ lân protein sữa trình bảo quản chế biến 2.1 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình trùng tiệt trùng[5] 26 Báo cáo môn công nghệ chê biến sữa Thanh trùng trình tiêu... protein sữa biến tính ảnh hưởng đến trình bảo quản Nếu thời gian trùng tiệt trùng cao so với yêu cầu làm ảnh hưởng lớn đến giá trị dinh dưỡng sữa 2.2 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ lên protein trình. .. công nghệ chê biến sữa KẾT LUẬN Các sản phẩm sữa thị trường đa dạng, phong phú ngày phát triển Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố công nghệ (nhiệt độ, áp suất, thời gian, pH) đến protein sữa trình bảo