3 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP



GVHD: Nguyễn Thủy Hà



thành phần dinh dưỡng đó. Sữa đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể về các acid

amin không thay thế, acid béo không no, khoáng (đặc biệt Ca và P) và vitamin.

 Tính chất vật lí:



Sữa là một chất lỏng màu trắng, đục. Độ đục của sữa là do chất béo, protein và một

số khoáng trong sữa tạo nên. Màu sắc sữa thường từ màu trắng đến vàng nhạt, phụ

thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo. Sữa có độ nhớt lớn hơn

hai lần so với nước, có vị ngọt nhẹ và có mùi đặc trưng. Sữa tươi thông thường sẽ có

những tính chất sau:

-



pH (ở 20˚C): 6.5-6.7. Khi sữa nhiễm vi sinh vật, giá trị pH của sữa giảm.

Độ chua được tính bằng Dornic-˚D:15-18.

Tỷ trọng (ở 15.5˚C): 1,028-1,036g/cm3.



 Thành phần hóa học:



Thành phần



Hàm lượng %



Thành phần



Hàm lượng %



Nước



85 – 89



Các chất hoạt tính

Số lượng nhỏ

sinh học



Chất khô



11 – 15%



Vi lượng



Số lượng nhỏ



Chất béo



2,9 – 5,0



Enzyme



Số lượng nhỏ



Mỡ sữa



0,03 – 0,05



Vitamin



5,0 – 8,0



Photphate



2,5 – 4,0



Kháng sinh



Chất chữa nitơ



2,3 – 2,9



Hoocmon



Casein



0,02 – 0,08



Chất màu



Chất phinitơ



4,5 – 5,0



Chất khí



Cacbonhydrate



0,01 – 0,1



Lactose

Glucose

Bảng 1.2. Thành phần hóa học của 1000ml sữa bò

Nước



11



ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP



GVHD: Nguyễn Thủy Hà



Là thành phần chủ yếu của sữa, là dung môi hoà tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi

trường cho các phản ứng hoá sinh. Phần lớn nước trong sữa có thể thoát ra ngoài khi

đun nóng.

Tổng hàm lượng chất khô:

Tổng các chất khô được hiểu là hàm lượng

các chất còn lại trong sữa sau quá trình bài

khí và làm bốc hơi toàn bộ lượng nước

(dạng không liên kết) có trong sữa.

Chất khô không béo là hiệu số giữa tống các

chất khô và hàm lượng chất béo trong sữa.

Giá trị hàm lượng chất khô không béo trong

sữa bò thường là 9, 1 %.

Hình 1.8. Sữa bò

Đường lactose:

Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên

kết với nhau tạo thành. Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới 2 dạng - lactose và –

lactose. Tỷ lệ hàm lượng giữa hai dạng này phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của

sữa. Chỉ có sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên.

Lactose là đường khử, độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với disaccharide và

monosaccharide thường gặp, lactose có thể bị thủy phân bởi enzyme lactaza.

Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến đổi thành caramen. Vì vậy khi khử trùng sữa, một

phần lactose bị caramen hoá nên sữa sẽ có màu sậm hơn sữa chưa khử trùng.

Ngoài lactose, trong sữa còn có galactose (20mg/l), glucose (hàm lượng trung bình

70mg/l), các hợp chất glucid chứa N (hàm lượng thấp hoặc dạng vết).

Chất béo:

Chất béo trong sữa thường dạng hình cầu. Trong 1ml sữa có khoảng 10 – 15 tỷ hạt

cầu béo. Thành phần chủ yếu của các hạt là glyceride, phospholipid và protein.

Chất khoáng



12



ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP



GVHD: Nguyễn Thủy Hà



Lượng chất khoáng trong sữa không nhiều nhưng sự có mặt các chất khoáng đóng vai

trò quan trọng trong cân bằng các chất dinh dưỡng của sữa.

Vitamin

Sữa có chứa nhiều loại vitamin với số lượng không lớn lắm, các vitamin thuộc 2

nhóm chính là:

-



Nhóm tan trong chất béo gồm A, D, E.

Nhóm tan trong nước gồm B1, B2, C.

Hợp chất chứa nitơ



 Casein



Là những protein có tính acid vì trong phân tử của chúng có nhiều gốc acid glutamic

và acid aspartic, là thành phần chủ yếu của protein sữa. Casein tồn tại dưới dạng

micelle, mỗi micelle chứa 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (Ca,

K, Mg, phosphate và citrate).

Hình 1.9. Cấu tạo một micelle casein

Chú thích:

A – Tiểu micelle

B – Đầu ưa nước của – casein

C – Phosphate

D – – casein

E – Tương tác kỵ nước

Các micelle có hàm lượng – casein khá cao với đầu ưa nước luôn hướng ra ngoài,

nếu lấy đi dầu ưa nước này hoặc giảm hàm lượng – casein thì cấu trúc micelle trở

nên không ổn định, nếu có mặt của Ca2+ trong sữa thì các micelle sẽ liên kết lại với

1.3.1.2.



nhau tạo nên hiện tượng đông tụ casein.

Enzyme

Enzyme là những chất xúc tác có tác dụng hoạt hóa các phản ứng hóa học mà không

bị phân hủy hay mất đi. Trong sữa có nhiều nhóm enzyme hiện diện. Các enzyme

trong sữa hầu hết đều bị vô hoạt sau quá trình thanh trùng. Một số enzym thường có

trong sữa như: lipase, esterase, phosphatase, xanthineoxydase, lactoperoxidase,

protease, amylase, catalase, aldolase, ribonuclease, lysozyme, carbonic anhydrase…



13



ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP



GVHD: Nguyễn Thủy Hà



Enzyme lipase: có thể làm cho sữa và sản phẩm sữa bị trở mùi xấu đi, do chúng thủy

phân glyceride và giải phóng acid béo tự do. Lipase sẽ gây oxy hoá chất béo trong

sữa nếu quá trình gia nhiệt không vô hoạt được enzyme này. Enzyme lipase vẫn còn

hoạt tính ở nhiệt độ thấp (khoảng 4 ÷ 50 oC). Đa số lipase bị phá hủy ở nhiệt độ thanh

trùng HTST (High Temperature Short Time) hay cao hơn. Sữa ban đầu nếu đã bị trở

mùi thì không thể tách được trong quá trình thanh trùng.

Enzyme protease: tham gia vào quá trình thủy phân hay phá hủy protein tạo thành

mùi vị không dễ chịu (đắng) trong sữa và các sản phẩm sữa. Protease được hình

thành tự nhiên trong sữa và chúng không bị phân hủy hoàn toàn ở nhiệt độ thanh

trùng HTST (High Temperature Short Time) hay cao hơn (76 ÷ 780oC).

Enzyme phosphatase: có thể thủy phân phosphate hữu cơ. Có một enzyme

phosphatase kiềm và một phosphatase acid, trong đó loại kiềm có pH tối ưu 9,6 rất

quan trọng trong công nghiệp chế biến sữa (Perifield và Campbell,1990).

Hệ vi sinh vật:

Hệ vi sinh vật và số lượng của chúng luôn thay đổi. Trong đó các vi sinh vật có thể



1.3.1.3.



chia làm 2 nhóm chính: prokaryote và eukaryote.

• Prokaryote

Nhóm vi sinh vật prokaryote có nhân chưa hoàn chỉnh. Đại diện quan trong cho

nhóm prokaryote là vi khuẩn (bacteria).

Các nhóm nhóm vi khuẩn thường gặp trong sữa là vi khuẩn lactic, coliforms, vi

•



khuẩn sinh axit butyric, vi khuẩn sinh axit propionic và các vi khuẩn gây thối.

Eukaryote

Nhóm vi sinh vật eukaryote có nhân chưa hoàn chỉnh. Hai đại diện của nhóm

eukaryote thường được tìm thấy trong sữa là nấm men và nấm sợi.



2



Nguyên liệu phụ

Chất ổn định cấu trúc

Cấu trúc gel của sữa chua là do protein tạo thành. Để đảm bảo cho cấu trúc gel này

ổn định, hàm lượng chất khô không béo có nguồn gốc từ sữa trong sản phẩm không

được phép thấp hơn 10-13%. Ngày nay, để hạ giá thành sản phẩm, một số nhà sản

xuất đã giảm hàm lượng chất khô có nguồn gốc từ sữa và làm tăng hàm lượng đường

trong sản phẩm. Khi đó, cấu trúc gel không ổn định dễ bị phá vỡ bởi tác động vật lí

14



ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP



GVHD: Nguyễn Thủy Hà



và hóa lí. Các chất ổn định sử dụng trong chế biến sữa chua như tinh bột, gelatin,

pectin, thậm chí agar và carrageenan có thể được sử dụng để tăng độ nhớt, tăng kết

cấu sản phẩm, kiểm soát độ keo hóa cho sữa chua lỏng, ngăn ngừa sự tách serum của

sữa chua… chúng thường được sử dụng 0,05-1%.

Các chất tạo màu và mùi hương thường được sử dụng như batamin từ củ cải đường,

anthocyanin từ vỏ nho, chất chiết từ nghệ…

Để bảo quản, người ta có thể dùng acid sorbic hay muối kali của nó. Đây là phương

pháp hiệu quả chống lại nấm men và mốc. Đối với trái cây người ta còn dùng sulphur

dioxit để bảo quản.

Đường, chất tạo ngọt

Sữa chua có vị ngọt nhẹ do độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các đường

khác. Để làm tăng độ ngọt của sữa chua, người ta thường bổ sung thêm đường, phổ

biến nhất là đường saccharose hoặc glucose. Riêng với sản phẩm dành cho người ăn

kiêng, các nhà sản xuất thường sử dụng các chất tạo ngọt không có giá trị dinh

dưỡng, thường gặp hiện nay là aspartame. Quá nhiều đường trong sữa trước giai đoạn

ủ sẽ bất lợi cho quá trình lên men.

4



CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất cũng như

là nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các chất.

Trong sản phẩm lên men từ sữa, người ta thấy có ba dạng lên men chính:

- Lên men rượu.

- Lên men lacic (thường gặp).

- Lên men butyric.

Các dạng lên men cũng xảy ra trong quá trình sản xuất sữa chua được gọi là sự phối

hợp của các dạng lên men chính. Bên cạnh đó còn có những quá trình lên men đặc

trưng riêng cho từng sản phẩm. ví dụ như lên men axetic, propionic…

Lên men lactic:



15



ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CNTP



GVHD: Nguyễn Thủy Hà



Lên men lactic là quá trình chuyển hóa kị khí đường tạo thành acid lactic dưới tác

dụng của vi khuẩn lactic và là quá trình lên men được ứng dụng cho sản phẩm sữa

chua. Dựa vào thành phần của các sản phẩm lên men mà người ta chia thành: lên men

lactic đồng hình và lên men lactic dị hình. Vi khuẩn lactic đồng hình chiếm ưu thế

trong công nghệ vi sinh vật.

Lên men lactic đồng hình:

Trong trường hợp này acid pyruvate được tạo thành theo sơ đồ Embden-MayerhorfParnas (EMP). Sau đó acid pyruvate sẽ tạo thành acid lactic dưới tác dụng của

anzyme lactatdehydrogenase.

Lượng acid lactic chiếm hơn 90%. Chỉ một lượng nhỏ pyruvate bị khử cacbon để tạo

thành acid acetic, etanol, CO2 và aceton. Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc

vào sự có mặt của oxy.



16