SODIUM CASEINATE và ỨNG DỤNG TRONG LĨNH vực THỰC PHẨM

Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH


BÁO CÁO TIỂU LUẬN HOẠT CHẤT BỀ MẶT
Đề tài: SODIUM CASEINATE VÀ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC THỰC
PHẨM

Sinh viên thực hiện: Lê Vũ Minh Hân
MSSV: 18139042
GVHD: TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học
Niên khóa: 2018 – 2022

TP. Hồ CHí Minh, tháng 1 năm 2022
i


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH............................................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................. v
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... vi
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................... vii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SODIUM CASEINATE................................................. 1
1.1. Lịch sử nghiên cứu sodium caseinate ..................................................................... 1
1.2. Tổng quan sodium caseinate .................................................................................. 1
1.2.1. Tổng quan ........................................................................................................ 1
1.3. Lợi ích của sodium caseinate đối với sức khỏe ...................................................... 4

1.3.1. Tác dụng chống ung thư .................................................................................. 4
1.3.2. Tác dụng chống sâu răng ................................................................................. 5
1.3.3. Tác dụng hạ cholesterol trong máu .................................................................. 5
1.3.4. Lợi ích điều trị của các peptit hoạt tính sinh học có nguồn gốc từ casein ....... 6
1.4. Độc tính .................................................................................................................. 8
1.5. Quy trình sản xuất .................................................................................................. 9
1.5.1. Thuyết minh quy trình sản xuất casein ............................................................ 9
1.5.2. Thuyết minh quy trình sản xuất sodium caseinate......................................... 10
1.5.3. Sơ đồ quy trình sản xuất casein ..................................................................... 11
1.5.4. Sơ đồ quy trình sản xuất sodium caseinate .................................................... 12
1.6. Tiêu chuẩn chất lượng .......................................................................................... 12
1.6.1. Chỉ tiêu cảm quan .......................................................................................... 12
1.6.2. Chỉ tiêu hóa-lý................................................................................................ 13
ii


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
1.6.3. Chỉ tiêu về cặn và kim loại nặng.................................................................... 14
1.6.4. Chỉ tiêu vi sinh vật ......................................................................................... 14
CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA SODIUM CASEINATE .............................................. 15
2.1. Độ tan .................................................................................................................... 15
2.2. Tính chất nhũ tương............................................................................................... 15
2.3 Tính chất tạo bọt ..................................................................................................... 15
2.4. Độ nhớt .................................................................................................................. 16
2.5. Giá trị HLB của sodium caseinate ......................................................................... 16
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG SODIUM CASEINATE TRONG THỰC PHẨM................ 17
3.1. Các sản phẩm cung cấp protein ............................................................................. 17
3.2 Các sản phẩm từ sữa ................................................................................................ 18
3.2.1. Kem ................................................................................................................ 18
3.2.2. Kem khô (dried cream) ................................................................................... 18

3.2.3 Rượu kem có cồn ............................................................................................. 19
3.2.4. Giả phô mai (Imitation cheeses) ..................................................................... 20
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ................................................................................................. 21
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 22

iii


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Cấu trúc của hạt micelle casein [5] ............................................................. 2
Hình 2. Cấu trúc κ-casein [6] ................................................................................... 3
Hình 3. Sơ đồ quy trình sản xuất casein [28] ......................................................... 11
Hình 4. Quy trình sản xuất caseinates [28] ............................................................ 12
Hình 5. Bột đạm ..................................................................................................... 17
Hình 6. Thanh năng lượng ...................................................................................... 17
Hình 7. Kem ........................................................................................................... 18
Hình 8. Rượu kem .................................................................................................. 19
Hình 9. Giả phô mai ............................................................................................... 20

iv


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Cấu trúc sodium caseinate [6] ..................................................................... 2
Bảng 2. Bảng chỉ tiêu cảm quan theo TCVN 10561:2015 [29] ............................. 12
Bảng 3. Bảng chỉ tiêu hóa lý theo TCVN 10561:2015 [29] ................................... 13
Bảng 4. Bảng chỉ tiêu về cặn và kim loại nặng theo TCVN 10561:2015 [29] ...... 14
Bảng 5. Chỉ tiêu vi sinh vật [30] ............................................................................ 14

v


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến TS. Phan
Nguyễn Quỳnh Anh – Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM. Trong q trình học
tập và tìm hiểu mơn Cơng nghệ chất hoạt động bề mặt, chúng em luôn nhận được sự quan
tâm giảng dạy nhiệt tình của cơ để làm tốt bài báo cáo trên.
Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm đề tài cũng như những hạn chế về kiến thức,
trong bài báo cáo chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận
được sự nhận xét, ý kiến đóng góp của cơ để bài báo cáo được hồn thiện hơn.
Lời cuối cùng, em xin kính chúc cô nhiều sức khỏe, thành công và hạnh phúc.

vi


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
LỜI MỞ ĐẦU
Protein là một phần thiết yếu của chế độ ăn uống và việc cung cấp đầy đủ protein là
điều cần thiết để có một chế độ ăn uống lành mạnh và cân bằng. Ngày nay, người tiêu dùng
ngày càng nâng cao nhận thức và hiểu biết về lợi ích, vai trò quan trọng của protein trong
chế độ ăn nhằm quản lý cơn đói, duy trì năng lượng và tối đa hóa hiệu suất. Và sữa được
coi là nguồn cung cấp protein dồi dào có chất lượng cao, linh hoạt và đa chức năng. Ngoài
việc là một nguồn dinh dưỡng tuyệt vời, protein sữa cung cấp các nhãn hiệu sạch mà người
tiêu dùng mong muốn, cũng như một loạt các lợi ích chức năng trong thành phẩm: tính hịa
tan, khả năng chịu nhiệt, tạo gel, tạo bọt và nhũ hóa.
Casein là protein chính của sữa, chúng chiếm khoảng 80% tổng số các hợp chất
chứa nitơ trong sữa bò và tồn tại trong sữa dưới dạng các hạt casein. Việc đóng góp nhiều

chức năng chính trong nhóm ngun liệu từ sữa mà nó được các chuyên gia sử dụng phổ
biến trong ngành cơng nghiệp thực phẩm. Trong đó, Sodium Caseinate dạng phổ biến nhất
của casein. Vì vậy, em đã chọn đề tài “ Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực
phẩm” để tìm hiểu sâu hơn.

vii


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SODIUM CASEINATE
1.1. Lịch sử nghiên cứu sodium caseinate
Các nghiên cứu về casein có niên đại từ năm 1814. Casein thường được điều chế
bằng cách kết tủa đẳng điện ở pH 4,6, một phương pháp được phát triển bởi Hammersten
(1883) và được cải tiến bởi van Slyke và Barker năm 1918. Theo Mellander (1939), casein
đẳng điện (isoelectric casein) là một hỗn hợp ba protein lần lượt là α-, β- và γ-casein. Các
nhà nghiên cứu đã sử dụng CaCl2 tách casein thành 2 phần: phân không tan và phần tan
trong nước. Phần không tan chiếm khoảng 85% gồm αs-, β-casein, trong khi phần tan mà
trước năm 1956 chưa được biết đến, được gọi là κ-casein. Năm 1969, Annan và Manson
đã phát hiện ra αs-casein là hỗn hợp của hai protein αs1-casein và αs2-casein [1]. Sodium
caseinate là hỗn hợp hịa tan của bốn loại protein chính (αs1-, αs2-, β-, κ-casein) [2] và ngày
nay, các sản phẩm casein và caseinate đều được sản xuất từ sữa tách béo và được phân
thành 2 loại thành phẩm là caseinates (sodium (natri), potassium (kali), calcium, …) và
đồng kết tủa (co-precipitates) (phức hợp của casein và whey protein) [3].
1.2. Tổng quan sodium caseinate
1.2.1. Tổng quan
Sodium caseinate là một họ các phosphoprotein bao gồm một hỗn hợp hịa tan của
bốn loại protein chính (αs1-, αs2-, β-, κ-casein). Các protein này có xu hướng liên kết chặt
chẽ với nhau để tạo thành các tập hợp siêu phân tử, chẳng hạn như các micelle casein cùng
tồn tại ở trạng thái cân bằng với các phân tử casein tự do. β-Casein và αs1-casein, cùng
chiếm hơn 3/4 tổng số protein, chịu trách nhiệm chính cho các đặc tính tạo nhũ của sodium

caseinate [2].
Mã C.A.S: 9005-46-3.
Cấu trúc
Casein là thành phần protein chính của sữa, nó tồn tại ở dạng phức hợp hình cầu đa
đĩa chứa protein casein và canxi photphat dạng keo (CCP). Bốn protein casein chính có thể

1


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
được phân biệt: α1-, α2-, β- và κ-casein, với phần khối lượng 0,4: 0,08: 0,4: 0,1 và khối
lượng mol xấp xỉ như nhau (M ≈ 2×104 g/mol). [4]
Phức hợp casein tự nhiên phân ly sau khi loại bỏ CCP tạo ra một hỗn hợp các protein
casein riêng lẻ. CCP có thể được loại bỏ bằng cách kết tủa casein tại điểm đẳng điện và rửa
trơi đi. Casein có thể được hịa tan lại bằng cách tăng độ pH và thường được gọi là sodium
hoặc calcium casein tùy thuộc vào chất phản ứng (NaOH, Ca(OH)2,…) được sử dụng trong
q trình trung hịa nên có thể nói sodium caseinate có cấu trúc tương tự như casein.
Sodium caseinate được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp vì các đặc tính chức năng và
dinh dưỡng tuyệt vời của nó.[4]

Hình 1. Cấu trúc của hạt micelle casein [5]
Bảng 1. Cấu trúc sodium caseinate [6]
Casein
αs1-casein

Cấu trúc
Có 199 acide amin, phân bố của acide amin tích điện và phần ưa béo
khơng đồng đều.
Có 207 gốc acide amin:

αs2-casein

• Tính ưa nước cao nhất
• Chứa nhiều nhóm phosphoril nhất, nằm ở 3 đoạn.
2


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
• Đoạn ưa béo nằm ở cuối và giữa (C 90-120 và 160-207).
• Có 209 gốc acide amin, có nhiều gốc prolin phân bố khơng đồng đều
β-casein

• Mang tính kỵ nước cao nhất
• Có các đoạn mang điện tích bị chia cắt bởi đoạn kỵ nước rất dài
• Ở nhiệt độ thấp: tách ra khỏi hạt mixen, dễ bị thủy phân tạo γ-casein
Có 169 gốc acide amin, chỉ có duy nhất 1 gốc phosphate.

κ-casein

Chia làm 2 đoạn (Hình 1):
• Đoạn ưa nước ở đầu C
• Đoạn kỵ nước ở đầu N

Hình 2. Cấu trúc κ-casein [6]

3


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
1.3. Lợi ích của sodium caseinate đối với sức khỏe

1.3.1. Tác dụng chống ung thư
Bằng chứng chỉ ra rằng casein có thể bảo vệ cơ thể chống lại một số bệnh ung thư.
Casein ức chế beta-glucuronidase trong phân, một loại enzym được sản xuất bởi vi khuẩn
đường ruột và liên kết các glucuronid gây ung thư thành chất gây ung thư. Casein cũng có
thể bảo vệ chống lại ung thư ruột kết thơng qua ảnh hưởng của nó đối với hệ thống miễn
dịch, cụ thể là bằng cách kích thích các hoạt động thực bào và tăng tế bào lympho [7].
Tỷ lệ mắc bệnh ung thư đại trực tràng do 1,2-dimethylhydrazine (DMH) thấp hơn
được tìm thấy ở những con chuột ăn chế độ ăn có casein so với những con chuột được ăn
các nguồn protein khác như đậu tương và thịt đỏ. Nồng độ nội bào của glutathione trong
gan của những con chuột ăn các nguồn protein khác cũng cao hơn ở những con chuột được
cho ăn casein [7].
Các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy ở những con chuột được cho ăn hỗn hợp casein
và protein lúa mì so với những con được cho ăn với lượng tương đương lúa mì và protein
đậu gà thì tỷ lệ mắc các khối u ruột kết giảm [7].
Trong một cuộc điều tra, những con chuột được điều trị bằng 10 lần tiêm
azoxymethane (AOM) 7,4 mg / Kg trọng lượng cơ thể hàng tuần, khảo sát nhận chế độ ăn
giàu năng lượng tổng hợp với hàm lượng protein khác nhau bao gồm 25% casein (chế độ
ăn protein bình thường), 10% casein (chế độ ăn ít protein) , hoặc 5% casein (chế độ ăn rất
ít protein). Việc áp dụng chế độ ăn chứa 25% casein dẫn đến tỷ lệ mắc các khối u ruột kết
ở chuột ít hơn so với chế độ ăn giàu năng lượng chứa 10 và 5% casein sau 30 tuần [7].
Các nghiên cứu in-vitro và in vivo đã chứng minh tác động của caseinat và protein
đậu nành lên khả năng gây đột biến của N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG).
Trong số 2 loại protein chế độ ăn này, chỉ có casein thể hiện hoạt tính chống lại MNNG
trong ruột non của những con chuột được điều trị bằng chất gây đột biến này. Ngoài ra,
khả năng chống gây đột biến của casein đã được đánh giá đối với các dạng đột biến khác
nhau, bao gồm một số đột biến liên quan đến thực phẩm. Casein cho thấy hoạt tính chống
đột biến mạnh nhất đối với benzo[a]pyrene, N-methylnitrosourea, và nitrosated 44


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm

chloroindole, và hoạt tính chống gây đột biến ít nhất đối với natri azide và Nnitroquinoline-1-oxide [7].
1.3.2. Tác dụng chống sâu răng
Một số nghiên cứu chỉ ra rằng casein có thể góp phần vào tác dụng có lợi của sữa
đối với sức khỏe răng miệng, trong đó Kappa-casein (κ-casein) có thể bảo vệ chống lại sâu
răng bằng cách giảm hoạt động của glucosyltransferase, một loại enzym thúc đẩy mảng
bám được tạo ra bởi S. mutans và khả năng của enzym này bám vào bề mặt răng hoặc
saliva-coated hydroxyapatite (S-HA).κ-Casein cũng đã được tiết lộ là làm giảm sự bám
dính của S. mutans vào bề mặt S-HA của răng [7].
1.3.3. Tác dụng hạ cholesterol trong máu
Một số nhà điều tra đã nghiên cứu ảnh hưởng của casein đối với cholesterol trong
máu. Trong một nghiên cứu chéo, 11 người tham gia bình thường nhận được chế độ ăn
kiêng cung cấp 20% calo từ casein hoặc protein đậu nành. Lượng cholesterol trung bình là
500 mg / ngày. Sự giảm cholesterol ban đầu trong huyết tương và cholesterol lipoprotein
tỷ trọng thấp (LDL-C) đã được quan sát thấy trong cả hai chế độ ăn [8].
Trong một nghiên cứu chéo khác, những người đàn ông khỏe mạnh nonobese bình
thường tiêu thụ 2 chế độ ăn cơng thức lỏng có chứa casein hoặc protein đậu nành. Sau 30
ngày thực hiện mỗi chế độ ăn kiêng, nồng độ lipoprotein (a) đã giảm khoảng 50% với chế
độ ăn kiêng casein so với chế độ ăn kiêng đậu nành. Nồng độ cholesterol toàn phần, LDLC, và cholesterol lipoprotein mật độ cao (HDL-C) cũng được hạ thấp với cả hai chế độ ăn
[9].
Ở những đối tượng tăng cholesterol máu tiêu thụ 2 liều casein (30 hoặc 50 g) dưới
dạng đồ uống, tổng nồng độ cholesterol đã giảm trong 16 tuần [10]. Một nghiên cứu ở
những người Úc có nguy cơ phát triển bệnh tim cao cho thấy việc bổ sung 25 g beta-casein
(β-casein) A1 hoặc A2 hàng ngày có thể làm giảm đáng kể nồng độ cholesterol trong máu
[11].

5


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
1.3.4. Lợi ích điều trị của các peptit hoạt tính sinh học có nguồn gốc từ casein

Ngồi các tác dụng trực tiếp của casein đối với sức khỏe được nêu ở trên thì casein
cịn là một nguồn chính của các peptit hoạt tính sinh học. Các peptit này có nguồn gốc từ
casein và giữ vai trị hoạt tính sinh học khác nhau. Dưới đây là các ưu điểm điều trị của các
peptit hoạt tính sinh học đối với sức khỏe con người.
1.3.4.1. Tác dụng chống ung thư
Theo các nghiên cứu hóa tế bào khác nhau, có một số bằng chứng về hoạt tính chống
ung thư có thể có của các peptit có nguồn gốc từ casein. Các cuộc kiểm tra in-vitro đã chỉ
ra rằng các peptit dựa trên casein được phân lập sau quá trình lên men vi sinh của sữa có
thể bảo vệ chống lại ung thư ruột kết thơng qua việc thay đổi động học của tế bào [12].
Kampa và cộng sự đã mơ tả peptit casomorphin đó, một nhóm peptit opioid có
nguồn gốc từ ɑ- và β-casein có thể ngăn chặn sự gia tăng của một số dòng tế bào ung thư
trong tuyến tiền liệt, bao gồm LNCaP, PC3 và DU145, thông qua việc liên quan đến các
thụ thể opioid [13]. Ngồi ra, q trình apoptosis, q trình tế bào ung thư tự chết, của tế
bào bệnh bạch cầu ở người (HL-60) được thúc đẩy bởi peptide opioid β-casomorphin-7 và
phosphopeptide β-CN (f1-25)4P [14] .
1.3.4.2. Tác dụng điều hòa miễn dịch
Một số thí nghiệm đã được tiến hành để xem xét ảnh hưởng của các peptit hoạt tính
sinh học có nguồn gốc từ casein đối với chức năng miễn dịch. Người ta nhận thấy rằng việc
tiêu hóa casein bằng phương pháp in-vitro được tạo ra bởi peptidase của Lactobacillus
rhamnosus đã ức chế sự chuyển vị của protein kinase C (PKC) và sự biểu hiện IL-2 mRNA
được điều hòa. Những phát hiện này đã chứng minh trong ống nghiệm ức chế sự hoạt hóa
tế bào T bằng cách tiêu hóa casein [15].
Casein phosphopeptides (CPPs) có nguồn gốc từ αs2- và β-casein có tác dụng tăng
cường miễn dịch bằng cách tăng cường mức độ Gamma globulin A (IgA) đặc hiệu kháng
nguyên trong huyết thanh và đường ruột ở chuột được nuôi bằng chế phẩm CPPs [16].

6


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm

1.3.4.3. Tác dụng kháng khuẩn và kháng virus
Có một số bằng chứng liên quan đến đặc tính kháng khuẩn của các peptit có nguồn
gốc từ casein. Vào năm 2006, McCann và cộng sự đã phát hiện ra một đoạn mới từ αs1casein của bò, f (99-109), được tinh chế bằng cách phân hủy enzym sodium caseinate của
bò với pepsin. Đoạn này thể hiện hoạt tính ức chế chống lại vi khuẩn Gram dương và Gram
âm [17].
Tính năng kháng khuẩn và kháng vi rút của GMP cũng đã được chứng minh. Năm
1992, khả năng của glycomacropeptide (GMP) trong việc ức chế sự gắn kết của độc tố tả
với các tế bào buồng trứng bình thường của chuột đồng Trung Quốc đã được báo cáo [18].
Hơn nữa, nó cho thấy hoạt động ức chế tương tự đối với độc tố ruột không bền nhiệt của
E. coli LT-I và LT-II, liên quan đến kháng nguyên yếu tố thuộc địa CFA / I và CFA / II,
tương ứng, trong mơ hình buồng trứng chuột lang Trung Quốc [19]. GMP cũng có thể ức
chế sự ngưng kết máu của 4 chủng vi rút cúm người ở các khoảng nồng độ từ 10-2 đến 103 [20]. Các nhà khoa học đã chứng minh khả năng của GMP trong việc ức chế sự biến đổi
hình thái trong tế bào lympho máu ngoại vi do virus Epstein Barr gây ra [21].
1.3.4.4. Tác dụng hạ huyết áp
Nghiên cứu đáng kể đã được thực hiện để điều tra tác động của các peptit hoạt tính
sinh học thu được từ casein đối với huyết áp. Trong một nghiên cứu mù đơn (single-blind),
có đối chứng với giả dược với người lớn Nhật Bản có huyết áp cao bình thường hoặc tăng
huyết áp nhẹ, nhận được sản phẩm thủy phân casein có chứa peptit hoạt tính sinh học (trong
6 tuần), dẫn đến giảm đáng kể huyết áp tâm thu từ 1,7 xuống 10,1 mm Hg [22].
Một nghiên cứu ở bệnh nhân huyết áp không cao và tăng huyết áp nhẹ cho thấy tiêu
thụ 10 gr casein tiêu hóa thử (hai lần mỗi ngày trong thời gian 4 tuần) có tác dụng hạ huyết
áp [23]. Trong một nghiên cứu khác, uống 800 mg/Kg trọng lượng cơ thể hàng ngày của
sản phẩm thủy phân casein trong 6 tuần làm giảm sự phát triển của bệnh tăng huyết áp [24].
Hoạt động ức chế men chuyển của tripeptit dựa trên casein Ile-Pro-Pro và Val-ProPro cũng đã được tiết lộ bởi Nakamura và cộng sự [25]. Trong một nghiên cứu chéo mù
đơi (double-blind) có đối chứng với giả dược, việc tiêu thụ một sản phẩm có chứa tripeptit
7


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
có nguồn gốc từ casein (Ile-Pro-Pro và Val-Pro-Pro) và sterol thực vật làm giảm đáng kể

huyết áp ở những người tăng động nhẹ [26].
1.4. Độc tính
Theo phiếu an toan hóa chất của ThermoFisher, khơng có các thơng tin về độc tính
của sodium caseinate và các nghiên cứu về các đặc tính độc học vẫn chưa được nghiên cứu
một cách đầy đủ.
Theo Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), sodium caseinate
đã được chỉ định là chất được cơng nhận chung là an tồn (GRAS). Tuy nhiên, có một số
tác dụng phụ liên quan đến việc tiêu thụ và sử dụng sodium caseinate [27].
Sodium caseinate không được liệt kê trong danh mục sữa của FDA do những thay
đổi mà nó đã trải qua trong q trình sản xuất. Mặc dù là một protein sữa, sodium caseinate
vẫn có thể gây ra các phản ứng dị ứng ở những người bị dị ứng sữa. Những người bị tình
trạng như vậy có thể ngay lập tức bị ngứa mắt, phát ban, sưng mặt, lưỡi và cổ họng, và
chảy nước mũi sau khi ăn các sản phẩm thực phẩm chứa sodium caseinate. Những cơn đau
quặn bụng, tiết nhiều chất nhầy và tiêu chảy cũng có thể xảy ra, mặc dù những biểu hiện
này thường mất vài tuần để biểu hiện. Sốc phản vệ, một phản ứng dị ứng đe dọa tính mạng,
có thể xảy ra trong trường hợp xấu nhất [27].
Ngoài những người bị dị ứng sữa, sodium caseinate có thể ảnh hưởng đến những
người không dung nạp lactose. Ăn thực phẩm được làm bằng natri caseinat thường sẽ khiến
những người này bị đau dạ dày, đầy hơi, tiêu chảy và đầy hơi, tùy thuộc vào lượng natri
caseinat ăn vào. Mặc dù một báo cáo được công bố trong ấn bản tháng 11 năm 2014 của
Khoa học Thực phẩm và Dinh dưỡng cho biết rằng sodium caseinate có ít đường lactose,
nhưng những người rất nhạy cảm với nó vẫn nên tránh các sản phẩm có thành phần này
[27]
Sodium caseinate có thể tác động tiêu cực đến hệ tiêu hóa của những người bị dị
ứng sữa hoặc không dung nạp đường lactose. Các tác dụng phụ có thể có trên hệ tiêu hóa
của những người khỏe mạnh vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Tuy nhiên, bất kể một
8


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm

người có bị dị ứng sữa hay khơng, việc tiêu thụ một lượng lớn sodium caseinate có thể gây
căng thẳng khơng cần thiết cho thận [27].
1.5. Quy trình sản xuất
Để tận dụng các đặc tính chức năng của casein, có hai loại cơ bản được đặt tên theo
tác nhân đông tụ, chúng được gọi là casein rennet và casein axit. Casein axit được chia
thành axit hóa khống (mineral acidified) và axit hóa sinh học (biological acidified). Ngồi
hai loại sản xuất chính nữa là các sản phẩm casein và caseinates, được gọi là caseinates
(natri, kali, canxi, v.v.) và đồng kết tủa (phức hợp casein và whey. Casein cũng được phân
loại là casein ăn được và casein công nghiệp theo lĩnh vực sử dụng của chúng [28].
1.5.1. Thuyết minh quy trình sản xuất casein
Casein được sản xuất thương mại từ sữa tách béo (skim milk). Casein bắt đầu kết
tủa với axit loãng được thêm vào, giảm dần đến pH 4,0. Các loại acid được sử dụng phổ
biến để làm axit kết tủa là axit sunfuric, clohydric hoặc axit lactic. Theo cách chế biến, sữa
đông được đặt tên là sữa đông nén, sữa đông nướng, sữa đơng dạng hạt, sữa đơng q trình
liên tục. Sữa đơng nướng từ các phương pháp này có đặc tính ít hịa tan hơn và hàm lượng
tro nhiều hơn các phương pháp khác. Nếu sữa đông dạng hạt và sữa đơng quy trình liên tục
được sản xuất ở nhiệt độ thích hợp sử dụng càng nhiều axit càng tốt, thì có thể thu được
casein chất lượng tốt hơn với khả năng hòa tan nhanh, hàm lượng tro thấp. Nhiệt độ sữa
đạt được với độ mềm không mong muốn và sữa đông vụn ở nhiệt độ dưới 35°C. Sữa đông
xuất hiện các hạt lớn hơn ở 37,7°C và quá trình rửa được thực hiện dễ dàng hơn. Người ta
thu được sữa đông nướng ở nhiệt độ từ 55°C trở lên, thu được sản phẩm khó tan, cứng,
hàm lượng axit và tro cao [28].
Đường lactose, whey protein, axit amin tự do và muối có trong sữa đơng được loại
bỏ cùng với whey. Các thành phần cịn lại trong sữa đơng ảnh hưởng đến chất lượng của
casein, nó cần được loại bỏ càng nhiều càng tốt. Hàm lượng lactose và tro thấp giúp cải
thiện chất lượng casein. Các thành phần còn lại được rửa nhiều lần bằng nước lạnh. Sự rút
lui của các hạt khỏi sữa đông phụ thuộc vào lượng hạt, độ sâu xâm nhập, nhiệt độ và chuyển
động của nước [28].
9

Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
Nước thừa có thể được lấy ở mức tối đa bằng cách ép, sau đó là hồn thành q trình
với u cầu năng lượng tối thiểu trong giai đoạn sấy tiếp theo. Casein khử nước được làm
khô đến độ ẩm 8-12% bằng phương pháp phun hoặc máy sấy trục lăn. Với phương pháp
này, casein trở nên đồng nhất và đạt được khả năng thấm ướt và phân tán tốt. Kích thước
casein với các lỗ sâu không đều xảy ra lên đến 100 μm. Sau đó, kích thước hạt mong muốn
được xay và đóng gói trong nhà máy. Ngồi ra cịn có các phương pháp mới trong sản xuất
caseine như kết tủa lạnh, kết tủa bằng etanol, siêu lọc và ly tâm ở tốc độ cao. Axit casein
từ các loại casein chứa tro thấp (2%), trong khi casein rennet chứa tro cao (8%) [28]
Quy trình trên áp dụng tương tự cho casein rennet, lactic acid casein và mineral acid
casein.
1.5.2. Thuyết minh quy trình sản xuất sodium caseinate
Caseinate được tạo ra thành chất đông tụ casein axit bằng cách thêm natri hydroxit
(NaOH), kali hydroxit (KOH) hoặc canxi hydroxit Ca(OH)2. Mục đích là chuyển hóa và
phân giải các phân đoạn casein thành dạng muối thích hợp ở pH 6 – 7. Sau khi thêm muối,
xử lý nhiệt được áp dụng sau đó độ nhớt và độ pH của dung dịch được kiểm soát. Kiểm
soát độ nhớt là vô cùng quan trọng trước khi sấy khô.
Chất khô của dung dịch caseinat ở dạng cấu trúc nhớt được làm khơ ở dạng thích
hợp (20%) để thu được caseinate. Sodium caseinate (Na-caseinate) được điều chế bằng
cách thêm NaOH vào casein sữa đông được sử dụng rộng rãi trong ngành cơng nghiệp thực
phẩm do khả năng hịa tan trong nước của nó. Natri hydroxit được thêm vào cho đến khi
sản phẩm cuối cùng đạt đến pH 6, 7. Natri hydroxit thường được yêu cầu 1,7 – 2,2% casein
rắn. Ngồi ra, cũng có thể sử dụng natri bicacbonat hoặc natri photphat, nhưng chúng không
được sử dụng trừ những mục đích đặc biệt vì giá thành ngày càng cao [28].

10


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm

1.5.3. Sơ đồ quy trình sản xuất casein
Sữa tách béo tiệt trùng

23oC

30oC
Mesophilic

Rennet

32oC
Acid

Dạng gel

Dạng gel

Dạng gel

Cắt gel

Cắt gel

Cắt gel

60oC

50-55 C

50-55 C

Khuấy sữa đông

Khuấy sữa đông

Khuấy sữa đông

o

Phân tách

o

Whey

Tổng hợp casein
Nước
Loại nước

Nước

Làm khô/xay

Nước

Rennet

Lactic acid

Mineral acid

casein

casein

casein

Hình 3. Sơ đồ quy trình sản xuất casein [28]
11


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
1.5.4. Sơ đồ quy trình sản xuất sodium caseinate
Rennet

Lactic acid

Mineral acid

casein

casein

casein

Nước
25-30% khuấy
tạo huyền phù
Kiềm lỗng
pH 6,7 60-70oC

30-60 phút

Hịa tan

Nước

Làm khơ

Caseinates

Hình 4. Quy trình sản xuất caseinates [28]
1.6. Tiêu chuẩn chất lượng
1.6.1. Chỉ tiêu cảm quan
Bảng 2. Bảng chỉ tiêu cảm quan theo TCVN 10561:2015 [29]
Chỉ tiêu

Yêu cầu

12


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
Màu trắng đến vàng kem nhạt, khơng có
cục vón mà khơng thể phá vỡ dưới áp lực

Màu

nhẹ.
Chỉ cho phép có mùi và hương nhẹ khác lạ.
Sản phẩm khơng được có mùi và hương

Mùi

khó chịu.
Vị

Khơng vị

Trạng thái

Các hạt hoặc bột mịn

1.6.2. Chỉ tiêu hóa-lý
Theo TCVN 10561:2015, chỉ tiêu chất lượng thành phần được trình bày dưới bảng
2.
Bảng 3. Bảng chỉ tiêu hóa lý theo TCVN 10561:2015 [29]
Chỉ tiêu

Yêu cầu

Hàm lượng protein sữa tính theo chất khơa, khơng nhỏ hơn

88 % khối lượng

Hàm lượng casein trong protein sữa, không nhỏ hơn

95% khối lượng

Hàm lượng nướcb, không lớn hơn

8.0 % khối lượng

Hàm lượng chất béo sữa, không lớn hơn

2.0 % khối lượng

Hàm lượng tro, kể cả phospho pentoxit (P2O5)
Hàm lượng lactosec, không lớn hơn
Hàm lượng axit tự do, không lớn hơn
Trị số pH, không lớn hơn
a

1.0 % khối lượng
8.0

Hàm lượng protein là 6,38 nhân với hàm lượng nitơ tổng, được xác định bằng phương

pháp Kjeldahl.
13


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
b

Hàm lượng nước này không bao gồm nước kết tinh trong lactose.

c

Các sản phẩm có thể chứa cả lactose dạng khan và lactose ngậm một phân tử nước, nhưng

hàm lượng lactose chỉ tính theo lactose dạng khan. 100 phần lactose ngậm một phân tử
nước chứa 95 phần lactose dạng khan.
1.6.3. Chỉ tiêu về cặn và kim loại nặng
Bảng 4. Bảng chỉ tiêu về cặn và kim loại nặng theo TCVN 10561:2015 [29]
Chỉ tiêu

Yêu cầu
22,5 mg/25 g (sấy phun)

Cặn tối đa
81,5 mg/25 g (sấy lăn)
Kim loại nặng
Đồng

5 mg/kg

Sắt

20 mg/kg (50 mg/kg trong caseinat sấy lăn)

1.6.4. Chỉ tiêu vi sinh vật
Bảng 5. Chỉ tiêu vi sinh vật [30]
Chỉ tiêu
Nấm men/ nấm mốc

Giới hạn
< 100/g mỗi loại, tối đa

E. Coli

Âm 0.1 g

Staphylococcus (dương tính với coagulase)

Âm 0.1 g

Coliform, tối đa

Âm 0.1 g

Salmonella (trong 50 g)

Âm

14


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA SODIUM CASEINATE
2.1. Độ tan
Sodim Caseinate có khả năng hòa tan tuyệt vời, ổn định nhiệt, hấp thụ nước và do
cấu trúc lưỡng tính độc đáo của nó, làm nó hoạt động tốt trong việc ổn định hệ nhũ tương
dầu trong nước và hệ bọt nước [31]. Sodium Caseinate khơng hịa tan trong vùng đẳng điện
(pH 3.5 - 5.0) hạn chế tính hữu dụng của chúng trong thực phẩm lỏng, axit [32]. Ở 5,6 ≤
pH ≤ 6,2, tất cả các protein thể hiện khả năng hòa tan cao nhất khi thêm natri photphat [33].
Sodium caseinate tan tốt trong nước, khơng tan trong ethanol.
2.2. Tính chất nhũ tương
Caseinate, là chất nhũ hóa tốt hơn whey protein, tạo thành nhũ tương ổn định trong
phạm vi pH 5,4—10,5 và ở cường độ ion từ 0-05 đến 0-3 nhưng hiệu quả nhất ở pH 10,4.
Na caseinat đơn lẻ có hiệu quả nhất như một chất nhũ hóa ở 0,2-0,4% và 0,05% khi được

sử dụng cùng với mono- và diglycerid và polyoxyetylen glycerol monostearat; sự ổn định
của nhũ tương dựa trên casein bị ảnh hưởng bởi Ca, phosphate và citrate [32].
2.3 Tính chất tạo bọt
Trong một nghiên cứu được thực hiện bởi Walsh và cộng sự (2008), bọt tạo ra bởi
sodium caseinate có xu hướng giãn nở tốt hơn và ổn định bọt hơn. Điều này là do natri
caseinat có đặc tính bề mặt tuyệt vời rất giống với β-casein [34]. Nghiên cứu của Sceni và
Wagner (2007) đã chỉ ra rằng nồng độ ngày càng tăng của dung dịch sodium caseinate dẫn
đến khả năng tạo bọt ngày càng tăng, và sự khám phá của họ về đặc tính tạo bọt của caseinat
dẫn đến một kết luận khác rằng phương pháp quét nhanh (quick scan) được đề xuất để kiểm
tra bọt có nồng độ cao [35]. Một nghiên cứu khác chỉ ra rằng khả năng tạo bọt được xác
định bởi sức căng bề mặt và độ pH, trong khi độ ổn định của bọt bị ảnh hưởng bởi cấu trúc
phân tử và các hành vi tập hợp khác nhau. Người ta cũng chỉ ra rằng độ ổn định bọt của
các dung dịch caseinate tương quan với áp suất bề mặt cân bằng và không quan sát thấy sự
kết tụ trong các dung dịch có nồng độ caseinate thấp [36].

15


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
Sodium caseinate có tỷ lệ chạy quá mức (over-run) là 1120% trong khi tỷ lệ chạy
quá mức (over-run) đối với whey protein cô đặc (WPC) được chế biến bằng các phương
pháp khác nhau dao động từ 0 đến 760% và là 900% đối với lòng trắng trứng [32].
2.4. Độ nhớt
Độ nhớt của các dung dịch Na-caseinat cao, đạt cực đại ở pH 7 và có quan hệ logarit
với nồng độ và nghịch đảo của nhiệt độ tuyệt đối. Độ nhớt cao của nó gây hạn chế trong
q trình sấy phun sodium caseinate tạo ra các hạt có chứa khoảng 20% protein. Tuy nhiên,
sodium caseinat sấy khơ trục lăn có thể được điều chế từ hỗn hợp kiềm và casein mà không
bị hịa tan vì vậy có thể tạo thành chất cơ đặc chứa khoảng 35% protein một cách hiệu quả
. Các caseinate sản xuất bằng sấy khô lăn tạo ra các dung dịch nhớt hơn so với caseinaté
sấy phun ở các nồng độ tương tự, có thể có giá trị cho các ứng dụng thực phẩm nhất định.

Canxi caseinate, hút ẩm ít hơn so với sodium caseinate, có độ nhớt tương đối, giảm nhanh
khi nhiệt độ tăng và tăng đáng kể trên pH 7,0. NH3-caseinate có độ nhớt thấp hơn nhiều so
với sodium caseinate.
2.5. Giá trị HLB của sodium caseinate
Giá trị HLB của sodium caseinate (HLB = 14), tổng giá trị HLB của hỗn hợp chất
nhũ hóa protein nằm trong khoảng 13,5–14,0, theo tính tốn, sodium caseinate có xu hướng
tạo thành dầu trong nước (O / W) nhũ tương [39].

16


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG SODIUM CASEINATE TRONG THỰC PHẨM
3.1. Các sản phẩm cung cấp protein
Sodium caseinate là một lựa chọn protein phổ biến trong các chất bổ sung như bột
protein, thanh ăn nhẹ và thay thế bữa ăn vì nó cung cấp một nguồn protein hoàn chỉnh và
chất lượng cao dồi dào. Protein được coi là hoàn chỉnh nếu chúng chứa tất cả chín axit
amin thiết yếu mà cơ thể bạn cần để duy trì sức khỏe. Đối với những vận động viên cử tạ,
protein là một nguồn năng lượng thiết yếu cho các bài tập nặng cũng như là xây dựng các
bó cơ săn chắc. Các sản phẩm được bổ sung sodium caseinate nhằm cung cấp protein
thường thấy hiện nay là bột đạm, thanh dinh dưỡng, súp ăn liền,…

Hình 6. Thanh năng lượng

Hình 5. Bột đạm
17


Sodium Caseinate và ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm
3.2 Các sản phẩm từ sữa

3.2.1. Kem
Kem thường được đánh bông cho đến khi các đặc tính mong muốn được thể hiện;
như tăng độ nhớt và over-run. Một loại kem thông thường được đánh kỹ thường sẽ có tỷ lệ
over-run từ 50% đến 60%. Việc bổ sung sodium caseinate khi được quan sát bằng mắt sẽ
làm tăng khả năng chế phẩm bị đánh bông over-run đến 200% và mang lại sự ổn định khi
đông lạnh. Các sản phẩm từ kem như kem đánh, kem lạnh,…

Hình 7. Kem
3.2.2. Kem khơ (dried cream)
Kem khơ có thể được coi là một sản phẩm sữa khơ có hàm lượng chất béo cao hơn
sữa ngun chất khô. Tùy thuộc vào loại kem ban đầu, hàm lượng chất béo là 40-70% và
độ ẩm nhỏ hơn 2%. Kem khô được sản xuất bằng phương pháp sấy phun, các vấn đề phát
sinh không phải từ giai đoạn làm khô mà do xử lý bột ấm. Chất béo ở trạng thái lỏng khi
ra khỏi buồng sấy và dễ bị vỡ màng và đóng cục sau đó. Chất rắn khơng béo, thường là
sodium caseinate, và chất mang cacbohydrat (lactoza, sacaroza hoặc glucoza) phải có mặt
để vi bọc và bảo vệ các giọt chất béo. Kem khơ chỉ có một số chức năng hạn chế và không
cải tiến như sản phẩm tự nhiên trừ khi sử dụng các quy trình đồng nhất và tạo nhũ tương
đặc biệt. Tuy nhiên, sản phẩm có vai trị thành phần như một chất cơ đặc chất béo sữa chảy
tự do và được sử dụng trong thực phẩm [37].

18