Đề tài : Các biến đổi của protein sữa trong bảo quản và chế biến

NHÓM 4:
Phan Văn Luật 11116036
Phạm Đình Hà 11116024
3. Lê Thị Chiến 11116008
4. Phạm Thị Lệ 11116033
5. Vanxay Phimphone 11116L02
ĐỀ TÀI:
CÁC BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN SỮA
TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM
MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA
GVHD: ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG
TP.Hồ Chí Minh, 11/2013
Mục lục
Mục lục 2
LỜI MỞ ĐẦU 3
I.Tổng quan về sữa 4
1. Giới thiệu 4
2.Thành phần vật lý của sữa 5
3. Thành phần hóa học của sữa 5
II. HỆ THỐNG PROTEIN TRONG SỮA 10
Các loại casein : 11
Casein k có tính chất khác với các casein khác : 12
Phức hệ mixen của casein và canxi phosphate 12
Thành phần chung của mixen 13
Thành phần muối của mixen: 13
Thành phần hữu cơ của mixen 13
Sự tổ chức của mixen 14
Đặc trưng của siêu mixen và mixen casein 14
Chức năng 15

2 WHEY PROTEIN 16
Giới thiệu 16
Một số loại protein phồ biến: 16
3.CÁC PROTEIN THIỂU SỐ 20
III.NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN TRONG BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN 23
1.Khả năng đông tụ của casein 23
2.Khả năng tạo độ nhớt 26
4.Khả năng tạo huyền phù 27
Sự hình thành của Maillard và các hợp chất tiền Maillard 28
Hình thành của liên kết isopeptide 28
Axit amin khác 29
8.Ảnh hưởng của áp suất lên protein sữa 31
9. Ảnh hưởng của việc xử lý nhiệt protein chức năng sữa tại bề mặt nhũ tương 44
IV. Kết Luận 52
LỜI MỞ ĐẦU
Sữa là một trong những sản phẩm cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cho con
người. Sữa có đầy đủ các chất cần thiết cho con người: gluxit. Lipid, protein,
vitamin, khoáng…
Ngày xưa con người đã khai thác nguồn thực phẩm quý giá này từ nhiều
nguồn khác nhau như sữa ngựa, sữa bò, sữa cừu, sữa dê, sữa trâu và phổ biến nhất
là sữa bò. đầu Ban không có bước tiến về công nghệ, người ta chủ yếu uống sữa
tươi bằng cách vắt và uống trực tiếp. Sau khi khoa học có bước phát triến vượt bậc
các sản phẩm sữa ngày càng tăng về số lượng chất lượng và đa dạng hơn. Ngày
nay đi qua các cửa hàng bán sữa ta có thể mua được sữa thanh trùng, tiệt trùng, sữa
hôp, sữa bịch, sữa nguyên kem, sữa bôt, …Những nhà máy sản xuất sữa áp dụng
những quy trình sản xuất để tạo ra những sản phẩm đáp ứng thị hiếu người tiêu
dùng. Trong đó có những bước xử lý gây ảnh hưởng ít nhiều lên sản phẩm sữa nói
chung và protein sữa nói riêng. Các tác nhân như nhiệt, pH, áp suất,…gây ra những
biến đổi whey protein, casein, các thành phần protein thiểu số khác.
Để hiểu rõ hơn về những biến đổi này chúng em xin trình bày về những biến

đổi protein trong sữa. Bao gồm một số biến đổi do nhiệt, pH, áp suất cao, đông tụ
sữa…
Bài làm chúng em có nhiều sai sót mong cô và các bạn góp ý thêm để bài
hoàn thiện hơn. Kính chúc sức khỏe và thành công.
Nhóm thực hiện
Nhóm 4
I.Tổng quan về sữa
1. Giới thiệu
Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có
trong máu,được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống
động vật non. Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể.
Những chất này có khả năng đồng hóa cao vì vậy từ lâu con người đã biết sử dụng
sữa như một loại thực phẩm rất bổ dưỡng cho cơ thể nhất là đối với trẻ sơ
sinh.Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất
khoáng, vitamin, ngoài ra còn có chất màu và nhiều chất khác. Trong các chất trên
trừ nước và những chất bay hơi khi chế biến thì những chất còn lại gọi là chất khô
của sữa. Hàm lượng chất khô của sữa khoảng 10-20% tùy theo loại sữa, chất khô
của sữa càng nhiều thì giá trị thực phẩm càng cao, nếu không kể đến lipit thì chất
khô trong sữa gọi là chất khô không béo.Thành phần hóa học của các loại sữa
không giống nhau, chúng luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời kỳ
tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe,
tuổi, độ lớn của con vật, loài, giống và nhiều yếu tố khác.
Bảng phân tích thành phần hóa học của sữa từ các loại động vật khác nhau
và được dùng làm thực phẩm.
2.Thành phần vật lý của sữa
Sữa tươi ở dạng lỏng, hơi nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi
thơm đặc trưng, vị hơi ngọt.
Tỷ trọng của sữa biến thiên từ 1.028 –1.038 (g/l) pH biến thiên từ 6.5 -6.8.
Độ acid từ 0.14 –0.18% acid lactic.
Độ nhớt của sữa: 2.0cP tại 20

o
C
3. Thành phần hóa học của sữa
+ Nước: Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò
quan trọng, là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các
phản ứng sinh hóa. Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 87%/lit sữa.
Phần lớn lượng nước ở trong sữa có thể thoát ra ngoài khi đunnóng, người ta làm
bốc hơi nước ở sữa tươi để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột là những
sản phẩm dễ vận chuyển và dễ bảo quản hơn sữa tươi.
+ Lipit: Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa.
Hàm lượng chất béo của sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng. Có loại
sữa ít béo, khoảng 3g trong 100ml sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5-6g
trong 100ml sữa. Đối với sữa bò hàm lượng béo khoảng 3.9%.Chất béo của sữa
dưới dạng những hạt hình cầu rất nhỏ. Kích thước của những hạt chất béo
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài giống, tùy từng con vật, thời gian khác nhau
trong thời kỳ tiết sữa … Các hạt chất béo kích thước lớn thì dễ tách ra khỏi sữa
hơn là những hạt chất béo có kích thước nhỏ. Khi để sữa yên lặng một thời gian,
các hạt chất béo của sữa sẽ nổi lên trên mặt thành một lớp váng mỏng gọi là váng
sữa.Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trong đó
2/3 là acid béo no và còn lại là acid béo chưa no. Trong số những acid béo trong
sữa cókhá nhiều acid béo dễ hòa tan trong nước (ví dụ acid caproic). Chất béo của
sữa cũng dễ xảy ra những quá trình phân hủy làm thay đổi thành phần và tính chất
như quá trình thủy phân, quá trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượng của sữa và
nhiều khi làm hỏngsữa.Ngoài chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có photphatit
và một số chất khác nhưng hàm lượng không nhiều, photphatit có khoảng 0.5-0.7g
trong một lít sữa, trong đó chủ yếu là lexitin.
+Protein: Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein.
Hàm lượng protein của các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm
trong giới hạn 3.0-4.6%. Riêng đối với sữa bò hàm lượng protein khoảng 3.3-
3.5%.Các protein của sữa là những protein hoàn thiện. Trong thành phần protein

của sữa có đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid amin
không thay thế được như: valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin,
triptophan và lyzin.
+ Gluxit : Gluxit có ở trong sữa chủ yếu là lactose. Hàm lượng lactose trong
sữa khoảng 4.5-5.1% tùy theo từng loại sữa. Đối với sữa bò hàm lượng này
khoảng 4.9% Lactose ở trong sữa dưới dạng hòa tan.Lactose khó bị thủy phân hơn
các loại đường khác. Lactose bị thủy phân sẽ cho một phân tử glucose và một phân
tử galactose.
Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen. Vì vậy khi khử trùng sữa, một
phần lactose bị caramen hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường sẫm
hơn lúc chưa khử trùng, đồng thời lactose còn có thể kết hợp với các nhóm amin
của protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm. Dưới tác
dụngcủa vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi là quá trình lên
men lactic. Dưới tác dụng của vi khuẩn propionic, acid lactic có thể chuyển hóa
thành acid propionic, acid acetic và khí cacbonic. Phản ứng này là cơ sở của quá
trình chế biến một số loại phômai. Sự lên men lactic được ứng dụng rộng rãi vào
việc sản xuất ra các sản phẩm chế biến của sữa như sữa chua, phômai…
+ Chất khoáng: Nhiều công trình nghiên cứu đã xác nhận lượng chất
khoáng của sữa có thể thỏa mãn đầy đủ nhu cầu về chấtkhoáng cho cơ thể. Hàm
lượng chất khoáng trong sữa khoảng 0.6-0.8% tùy từng loại sữa. Hàm lượng
khoáng trong sữa bò khoảng 0.7%. Chất khoáng trong sữa có rất nhiều loại
như: kali, canxi, natri, magiê, sắt, mangan, iốt, nhôm, crôm,… Trong đó kali và
canxi nhiều nhất. Các loại muối khoáng ở trong sữa có nhiều loại, phổ biến là muối
photphat, clorua, citrat, caseinat…
+ Vitamin: Sữa là thức ăn có chứa rất nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ
thể, nhưng hàm lượng các vitamin không cao lắm. Số lượng và hàm lượng các loại
vitamin trong sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thức ăn, điều kiện chăn nuôi,
giống loài và tuổi của các loại gia súc.
Trong sữa bò có rất nhiều loại vitamin tan trong chất béo (vitamin A, D, E,
K…), nhóm vitamin tan trong nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP…)

Vitamin A có nhiều trong sữa, nhất là trong sữa non và có nhiều trong các
sản phẩm chế biến từ sữa nhất là trong bơ. Hàm lượng vitamin A trong
sữa khoảng 0.2-2 mg/l sữa. Hàm lượng vitamin A trong sữa nhiều hay ít thường
phụ thuộc vào hàm lượng carotene có trong thức ăn của gia súc.
Vitamin D hàm lượng vitamin D trong sữa khoảng 0.002 mg/l sữa. Vitamin
D không bị biến đổi trong quá trình khử trùng sữa.
Vitamin B1trong sữa khoảng 0.4 mg/l sữa. Trong quá trình khử trùng và
bảo quản, hàm lượng vitamin B1 giảm dần, có thể giảm tới 15-20% hoặc hơn
nữa.
Vitamin B2trong sữa khoảng 1.7 mg/l sữa. Hàm lượng vitamin B2 có nhiều
nhất là trong sữa non, những ngày vắt sữa tiếp theo thì hàm lượng vitamin
B2 giảm dần.
Vitamin B12trong sữa khoảng 0.1-0.3 mg/l sữa.
Vitamin PP trong sữa khoảng 1.5 mg/l sữa. Thức ăn của bò không
ảnh
hưởng đến hàm lượng của vitamin PP trong sữa. Vitamin PP được tổng hợp
ngay trong cơ thể con bò.
Vitamin C hàm lượng vitamin C trong sữa tahy đổi trong một giới hạn rất
rộng, khoảng 5-20 mg/l sữa. Trong sữa non có nhiều vitamin C, nhưng càng về
cuối thời kỳ tiết sữa lượng vitamin C trong sữa giảm dần. Trong quá trình khử
trùng, lượng vitamin C trong sữa giảm, đặc biệt là khử trùng có không khí thì hàm
lượng vitamin C giảm nhiều.
+ Enzim:Các enzim là các protein có khả năng kích hoạt các phản ứng hóa
học và ảnh hưởng đến giai đoạn và tốc độ của phản ứng. Enzim xúc tác phản ứng
mà không bị biến đổi về lượng nên được gọi là xúc tác sinh học. Hai yếu tố ảnh
hưởng mạnh đến tính chất của enzim là nhiệt dộ và pH. Nhiệt độ thích hợp của
enzim là 25-50
o
C, nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt động của enzim, nhiệt độ cao làm
phân hủy enzim. Trong sữa có nhiều loại enzim khác nhau, chúng ảnh h ưởng tới

chất lượng của sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa.
Enzim lipaza có tác dụng xúc tác quá trình thủy phân chất béo của sữa, tạo
thành glixerin, acid béo và một số sản phẩm khác. Những chất này gây cho sữa có
mùi vị lạ và làm giảm chất lượng của sữa. Nhiều vi sinh vật có khả năng sản xuất
enzim lipaza, đặc biệt là vi khuẩn bacillus sản xuất ra enzim lecithinase tấn công
vào hợp chất licethin, một loại phospholipids chứa trong màng hạt béo.
Lecithin là hợp chất của glycerol hai acid béo, acid phosphoric và choline, enzim
lecithinase hydrate hóa hợp chất này thành diglycerid và phosphoryl choline.
Lớp màng chất béo do đó bị phá hủy, các hạt béo kết tụ lại tách thành lớp kem trên
bề mặt dịch sữa.
Enzim photphataza có trong sữa tươi, nó có tác dụng xúc tác quá trình thủy
phân photpho glycerin của sữa, tạo thànhglycerin, acid béo, acid photphatrit và một
số một số sản phẩm khác. Sự hiện diện của enzim phosphataza trong sữa được
xác định bằng cách thêm vào sữa ester của acid photphoric và chất chỉ thị màu có
màu sắc thay đổi khi tác dụng với rượu được giải phóng.Phosphataza bị phân hủy
bởi nhiệt độ cao trong thời gian ngắn.
Enzim peroxidaza trong sữa tươi mới vắt, chưa khử trùng đã có mặt
của enzim peroxidaza. Enzim này có tác dụng xúc tác quá trình oxi hóa chất béo
của sữa, làm cho chất lượng của sữa giảm dần.
Enzim peroxidaza bị phá hủy ở nhiệt độ 80
o
C trong vài giây. Vì vậy, người
ta dựa trên sự có mặt của enzim này ở trong sữa để xác định xem sữa đã qua khử
trùng hay chưa. Nếu đã qua khử trùng, sữa không còn hoạt tính enzim
peroxidaza.
Enzim lactaza đường lactose thuộc nhóm hydratcacbon, là nguồn năng
lượng lớn trong chế độ ăn. Nó phân hủy thành những hợp chất có năng lượng
cao, có thể tham gia vào các phản ứng sinh học, hydratcacbon là
nguyên liệu tổng hợp nên các hợp chất hóa học quan trọng trong cơ thể. Lactose bị
tấn công bởi vi khuẩn lên men lactic, vi khuẩn này sản sinh ra enzim phân hủy

lactose gọi là lactaza thành glucose và galactose. Galactose chuyển thành các
acid khác nhau trong đó có acid lactic rất quan trọng. khi sữa bị chua tức là đã có
sự lên men lactose thành acid lactic.Nếu sữa bị xử lý nhiệt độ cao và lưu ở nhiệt độ
đó, nó trở nên có màu nâu và có vị caramel, quá trình này gọi là caramel hóa và là
kết quả của phản ứng giữa lactose và protein gọi là phản ứng maillard.
+ Lactose: Sữa bò chứa khoảng 4.6% đường lactose, là loại đường chỉ tìm
thấy trong thành phần của sữa. Nó thuộc nhóm chất hydratcacbon, là disaccharide
chứa hai monosaccharit là galactose và glucose. Đường lactose tan trong nước
dưới dạng phân tử trong dung dịch. Lactose ít ngọt hơn 30 lần so với đường mía.
+ Các chất khí: Trong sữa tươi thường có chứa một số chất khí như khí
nitơ, khí cacbonic, khí oxi… Hàm lượng các chất khí trong sữa không nhiều: trong
một lít sữa có khoảng 50-90 ml các chất khí.Các chất khí thường tạo thành các bọt
khí ở trong sữa, chính những bọt khí này là nơi thích hợp cho các loại vi sinh vật
“ẩn nấp” và phát triển. Vì vậy sữa càng có nhiều chất khí càng không có lợi. Trong
quá trình khử trùng, hàm lượng các chất khí ở trong sữa giảm.
+ Các chất miễn dịch: Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác nhau.
Các chất miễn dịch có tác dụng bảo vệ sữa khỏi sự hư hỏng. Hàm lượng các chất
miễn dịch không nhiều nhưng nó đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể. Chất miễn
dịch rất dễ bị phá hủy bởi nhiệt độ (65-70
o
C). Ngoài ra sữa còn chứa một lượng
bạch cầu.
II. HỆ THỐNG PROTEIN TRONG SỮA
Trong sữa có 3 loại protein cơ bản:
+casein
+whey protein
+các protein thiểu số
1.CASEIN
Casein là tên của một nhóm protein chủ yếu trong sữa (chiếm hơn 75%
protein của sữa), bao gồm các protein không tan. 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/1 lít sữa.
Casein là một photphoprotein ,trong thành phần của nó co gốc axit
photphoric. Casein có nhiều nhóm chức tự do như :amin,-COOH,=NH,-OH,-HS,-
NH-CO-, , … Nhờ các nhóm này mà casein có khả năng tham gia các
phản ứng hóa học. Trong đó, nhóm-COOH và nhóm amin là quan trọng nhất vì
các nhóm này ở trạng thái tự do và quyết định tính chất hóa học của casein.Cũng vì
các nhóm này mà trong dung dịch casein tạo thành các ion lưỡng tính
Casein được coi là một chất điện li lưỡng tính đa hóa trị có khả năng tạo ra
hang loạt các hơp chất với axit ,bazơ,kim loại,aldehyt………
Casein dễ dàng tham gia phản ứng với các kim loại kiềm ,kiềm thổ như
K,Na,Mg để tạo thành caseinat tan trong nước .Càng có nhiều nguyên tử kim loại
lien két với casein thì độ hòa tan càng lớn.
Trong sữa, casein tồn tại ở dang canxi caseinat và nó lại kết hợp với canxi
photphat tạo thành phức hợp canxi photphat caseinat (mixen)
Các loại casein :
Casein được chia làm bốn nhóm phụ α S1 ,α S2 , β và κ-casein.Cả 4 nhóm
này đều rất không đồng nhất và có chứa từ 2-8 biến thể gien khác nhau.Những biến
thể này khác nhau chỉ bởi một số axit amin. Tất cả các casein đều bị photphoryl
hóa với mức độ khác nhau, casein k có tỷ lượng photpho thấp nhất. Casein càng
chứa nhiều nhóm photphat thì càng không bền khi có mặt canxi. Ngoài ra casein k
còn chứa gluxit: Galactoza, naxetylgalactosamin, axit axetylneuraminic, ba gluxit
này tồn tại dưới dạng trisacarit và tetrasacarit.
Bảng 1.1: Tỉ lệ các loại casein trong protein sữa
Casein α
(45-55%)
Casein β
(25-35%)
Casein κ
(8-15%)

Casein γ
(3-7%)
Casein α S1:
 199 axit
Casein α S2:
 207 axit amin  209 axit  169 axit amin
amin
 M=26614 Da
 12-15g/l sữa
đã tách bơ
 2 Cys :2(
-SH) 10-13P
 25230 Da
 3-4g/l sữa đã
tách bơ
amin
 M= 23983
Da
 9-11/l sữa
đã tách bơ
 2 Cys: 2 (-SH)
 M= 19007 Da
Casein k có tính chất khác với các casein khác :
 Dung dịch casein ở pH=7,T=20oC ở trạng thái mixen bền, khi thêm
canxiclouride 0,4M thì các casein khác kết tủa còn casein k vẫn hòa tan
 Trong các casein thì chỉ có casein k là chứa gluxit (5%), nên casein k
có tính háo nước
 Casein k có chứa hai gốc Cys/mol chứng tỏ casein k khong có cầu
disunfua
 Có khả năng ổn định các casein khác bằng cách ngăn sự kết tủa của

các casein này với canxi,nhờ tạo ra trong sữa phức hệ mixen ở dạng keo bền vững
 Khi casein k bị thủy phân bởi chimosin ở liên kết peptid Giữa Phe
và Met 106 thì sẽ khử bền các mixen của sữa và do đó sữa bị đông tụ
 Trong casein k hàm lương photpho thấp nên không tạo muối với
canxi không hòa tan
Phức hệ mixen của casein và canxi phosphate
Vì các casein đều bị photphoryl hóa nên có thể liên kết với canxi (có chứa
nhiều trong sữa) để hình thành các liên kết nội phân tử và ngoại phân tử. Điều này
khiến casein dễ dàng tạo chuỗi polymer có chứa một vài loại casein giống hay khác
nhau. Do có nhiều nhóm phosphate và những nhóm kỵ nước trong phân tử casein,
các phân tử polyme được hình thành từ casein rất đặc biệt và bền. Những phân tử
này được cấu tạo từ hàng trăm và hàng nghìn những phân tử đơn lẻ và hình thành
nên dung dịch keo, tạo nên màu trắng của sữa. Những phức chất này được gọi là
các micelle casein.
Thành phần chung của mixen
Trong sữa các casein có mặt dưới dạng các hạt hình cầu- đó là các mixen- có
đường kính từ 20- 300nm. Các mixen là một tập hợp các dưới đơn vị (các siêu
mixen) có đường kính từ 15 đến 20nm.
Phần hữu
cơ
Casein α
S1
33
Casein β
33
Casein α
S2
11
Casein K
11

Các loại
khác 4
Casein
tổng số 92
Phần vô
cơ
Phosphat
(ion) 4.3
Ca 2.9 Xitrat
(ion) 0.4
Mg 0.1 Na
0.1
K
0.3
8
Thành phần muối của mixen:
Canxiphosphat dưới dạng apatit ở dạng keo.
Canxi cũng có mặt dưới dạng xitrat và có thể được liên kết một phần với
casein thông qua nhóm phosphat.
Magie cũng có thể tạo ra những muối tương tự muối của canxi.
Tricanxiphosphat Ca(PO
4
)
2
dưới dạng vô định hình. Sự chuyển hóa của dạng
này thành hydroxyapatit tinh thể thường bị ức chế bởi các protein và nhất là bởi
các ion Mg. Hydroxyapatit Ca
5
(OH)(PO
4

)
3
thường kết tinh dưới dạng tinh thể hình
lăng trụ dài và mảnh. Trong mô xương hydroxyapatit cũng có thể ở dạng tinh thể
hoặc vô định hình.
Thành phần hữu cơ của mixen
Các casein liên kết với nhau để tạo thành phức khi có mặt canxi và sẽ kết tủa
xuống nếu không có casein K. Các siêu mixen tồn tại nhờ có mặt casein K (vốn có
khả năng làm bền các casein khác khi có mặt canxi). Các siêu mixen có kích thước
nhỏ hơn nhiều polyme của casein β ( có M gần bằng 700.000)
Sự tổ chức của mixen
Mixen được tổ chức như sau:
Các siêu mixen được hợp thành từ các casein α
S1
, α
S2
, β và K có đường kính
khoảng 20nm và được xếp như thế nào để các đầu kỵ nước được gấp vào phía
trong, còn các nhóm háo nước của các casein và casein K thì phủ ở bề mặt ngoài.
Nhiều siêu mixen sẽ tập hợp lại thành một mixen nhờ canxi phosphat dạng
keo rất mịn liên kết với các casein α
S1
, α
S2
, β với nhau thông qua các nhóm
phosphat của chúng. Các casein nghèo casein K sẽ nằm ở phía trong mixen và
mixen sẽ ngừng lớn khi toàn bộ mặt ngoài được bao phủ bằng casein K.
Như vậy casein K chủ yếu nằm ở mặt ngoài mixen, caseinoglucopetit đầu
tận cùng C rất háo nước nên dễ tạo thành những sợi giống bộ rễ tự do và rất mềm
dẻo ( từ acid amin 86 đến acid amin 169) dày khoảng 7nm nổi ở trong dịch sữa.

Vai trò bảo vệ của casein K là rất rõ ràng. Nhờ hàm lượng P bé và giàu
gluxit của casein K làm cho nó rất háo nước và đảm bảo một độ bền cho mixen.
Mixen càng chứa nhiều casein K thì kích thước càng bé và càng bền.
Dưới tác dụng của chymosin trên casein K thì vỏ bao háo nước bị phá hủy
và tức thì các ion canxi sẽ tiếp cận dễ dàng với các casein α
S
, β và paracasein K và
sẽ dính kết chúng lại với nhau.
Đặc trưng của siêu mixen và mixen casein
Đặc trưng của siêu mixen casein được ghi dưới bảng sau đây:
Siêu mixen Thành phần Các liên kết
Các phức của casein α
S
với casein β hoặc với casein
K và các polyme của casein
α
S
và casein β.
3.10
5
dalton (tương
đương 10- 12 phân tử )
đường kính:10nm
Tương tác kỵ nước và
tương tác tĩnh điện.
Mixen Các giá trị
Đường kính 130-
160 nm
Tỷ khối 4,4c
m

3
.g
-1
Diện tích 8.10
-
10
cm
2
Khối lượng phân tử (đã
tách nước)
5.10
8
Da
Thể tích 2.1.1
0
-15
cm
-3
Số lượng các protein >10
4
Khối lượng riêng
( có cả nước)
1,063
2g.cm
-3
Các hạt trong một ml sữa 10
14
-
10
16

Khối lượng 2,2.1
0
-15
g
Tổng diện tích của các
hạt
5.10
4
cm
2
/ml sữa
Lượng nước
hydrat hóa
3,7g
H
2
O/g
protein
Khoảng cách tự do trung
bình
240n
m
Chú thích: A: dưới-micelle; B : chuỗi bề mặt; C: Phosphat canxi; D: κ
-casein; E: nhóm phosphate
Chức năng
Casein và các nhóm carbonhydrate của nó rõ ràng rất quan trọng trong sản
xuất phomat. Được sử dụng trong công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất
phomat, men dịch vị loại bỏ carbonhydrate của casein ra khỏi bề mặt của micelle.
Do đó các micelle sẽ mất đi khả năng hòa tan và liên kết với nhau để tạo thành sữa
đông.

Casein cũng được sử dụng trong sản xuất các mặt hàng nonfood như keo
dán, sơn và chất dẻo.
Thường được sử dụng để bổ sung protein, vì phần casein từ sữa là hơn 90%
protein.
2 WHEY PROTEIN
Giới thiệu
Whey protein là tên gọi thông dụng để chỉ các protein huyết thanh của sữa,
tuy nhiên theo chuyên ngành nó chỉ bao gồm các protein trong whey thu được qua
quá trình sản xuất phó mat. Nếu casein được tách ra khỏi sữa gầy bằng cách bổ
sung axit khoáng thì một nhóm protein vẫn còn lại trong dung dịch sữa và được gọi
là protein huyết thanh sữa. Chúng tương tự như các whey protein thực thụ, vì thế
mới có tên gọi chung như vậy.
Whey protein nói chung và α -lactalbumin nói riêng có giá trị dinh dưỡng rất
cao. Thành phần amino axit của chúng rất gần với thành phần được xem là tối ưu
sinh hoc. Những sản phẩm có nguồn gốc whey protein được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp thưc phẩm.
Whey protein biến tính trong quá trình gia nhiệt, điều này gây nên sự kết tụ
của whey protein, mà chủ yếu là với micelle casein.
Ở quy mô sản xuất công nghiệp người ta tách whey protein bằng công nghệ
màng.
Một số loại protein phồ biến:
Bảng 2.1 : Tỉ lệ các loại protein hòa tan trong sữa
α-lactalbumin
(2-5%)
Β-lactoglobulin
(7-12%)
Immunoglobulins
(9-3.3%)
Proteo-
pepton

(2-6%)
Serum
albumin
123 axit anmin
8 Cys : 4(-S-S) và
162 axit amin
5 Cys: 2(-S-S) và
Ig G
1
153-163000 Da
0.3-0.6g/l sữa đã
tách bơ
  IgG
2
146-154000 Da
0.05-0.1g/l sữa
đã tách bơ

1(-SH)
14 175Da
0.6-1.7g/l sữa đã
tách bơ
1(-SH)
180277 Da
3-4 g/l sữa đã
tách bơ
582 acit amin
35 Cys :17 (-S-
S) và (-SH)
66267 Da

IgA 385-417000 Da
 
IgM
960-100000 Da
0.05/0.1 g/l sữa
đã tách bơ

α-lactalbumin :
Trọng lượng phân tử là 14.178 Da, và điểm đẳng điện từ 4.2 đến 4.5 Một
trong những khác biệt về cấu trúc chính với β-lactoglobulin là nó không có bất kỳ
nhóm thiol tự do là điểm khởi đầu cho một phản ứng kết hợp cộng hóa trị. Kết quả
là, α-lactalbumin tinh khiết sẽ không tạo dạng gel khi làm biến tính và axit hóa.
Hình 2.1: Cấu trúc α-lactalbumin
Protein này được xem là whey protein đặc trưng. Nó có trong sữa của mọi động vật
có vú và đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp lactose (đường sữa).
Β-lactoglobulin:
β-lactoglobulin là đạm sữa lớn của sữa bò (~ 3 g / l), và cũng có mặt ở nhiều
loài động vật có vú khác; một ngoại lệ đáng chú ý là con ngườipI 5,3 , có hai cầu
disubfua và nhóm SH tư do nên có thể liên hợp tạo thành dime ,octame.
Hình 2.2: Cấu trúc β-lactoglobulin
Khi đun nóng đến 80oC, bi đông tụ dễ dàng.Sự đông tụ xảy ra theo 2 giai
đoạn:
• Giai đoạn 1(65-70
o
C): kèm theo sự thay đổi cấu hình protein liên quan
tới sự dãn ra của các polypeptit của globulin.
• Giai đoạn 2: Đông tụ tạo thành gel,xảy ra sự liên hợp tao thành cầu
disunfua do các nhóm tiol tự do trong cùng một phân tử hoặc giữa các phân tử. Ở
nhiệt độ cao ,các hợp chất chứa lưu huỳnh được giải phóng tạo thành mùi nấu cho
sữa. Renin không đông tụ β-lactoglobulin ở điều kiện thường nhưng β-

lactoglobulin bị biến tính ở nhiệt độ cao nên khi lên men sau đó β-lactoglobulin sẽ
chuyển vào quện sữa.
Immunoglobulins (globulin miễn dịch):
Immunoglobulin được tìm thấy trong máu hoặc chất dịch cơ thể khác của
động vật có xương sống, và được sử dụng bởi hệ thống miễn dịch để xác định và
trung hòa các đối tượng ngoài, chẳng hạn như vi khuẩn và virus. Bị kết tủa bởi
magie sunfat và amon sunfat, trong sữa thường có hàm lượng thấp.
Immunoglobulin giữ vai trò quan trọng trong việc bảo vệ động vật sơ sinh (kể cả
con người) chống lại vi khuẩn và bênh tật.
Hình 2.4: cấu trúc Immunoglobulin
Lactoferrin:
Hình 2.4: Cấu trúc Lactofeerin
Lactoferrin là một glycoprotein thuộc nhóm vận chuyển sắt. Ban đầu nó
được phân tách từ sữa bò (Lactoferrin sữa bò bão hòa một phần với sắt, 15-20%),
nhưng nó cũng có mặt trong sữa của các loài động vật khác. Không chỉ có ở sữa,
lactoferrin còn được tìm thấy trong dịch ngoại tiết của động vật có vú. Nó có một
vài vai trò sinh học khác nhau. Bằng cách gia tăng hấp thu sắt, lactoferrin có thể
làm giảm các trở ngại liên quan đến sự thiếu máu và cải thiện miễn dịch, 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. Hiện tại những
tính chất này đang được nghiên cứu trên diện rộng.
3.CÁC PROTEIN THIỂU SỐ
Protein màng
Protein màng là một nhóm các protein hình thành nên lớp bảo vệ xung
quanh các giọt chất béo nhằm ổn định thể sữa của các giọt chất béo trong sữa. Một
số protein này có chứa gốc lipid và được gọi là lipoprotein. Protein globulin màng
chiếm tỉ lệ nhỏ nhất trong protein sữa, chỉ khoảng 1.5% tổng lượng protein.
Chất béo và các amino axit kị nước của những protein này khiến những phân
tử định hướng phần kị nước về bề mặt chất béo, trong khi những phần ít kị nước
hơn thì hướng về phía nước.

Phospholipid và enzyme thủy phân lipid nói riêng được hấp phụ trong cấu
trúc màng.
Enzyme trong sữa
Các enzym trong sữa bắt nguồn hoặc từ sữa động vật mẹ hoặc từ vi khuẩn.
Trong trường hợp đầu, chúng là thành phần thông thường của sữa. Trường hợp thứ
hai, enzym từ vi khuẩn, rất đa dạng và phong phú theo bản chất và kích thước của
quần thể vi khuẩn. Một số enzym của sữa được sử dụng nhằm mục đích kiểm
nghiệm và kiểm soát chất lượng. Trong số đó, peroxidase, phosphatase và lipase là
những enzym quan trọng hơn cả.
+lactoperoxidase
Một enzyme từ sữa tự bản than không có hiệu quả kháng khuẩn. Khi liên kết
với thiocyanate oxyd hóa và hydrogen peroxide, phản ứng hóa học tạo ra một hợp
chất kháng khuẩn là các ion hypoiodite hoặc hypothiocyanate. Các ion này oxy hóa
chu trình trao đổi chất của vi khuẩn Chúng có trong các dịch sinh học và cùng với
lactoperoxidase được gọi là hệ lactoperoxidase (LP-s). LP-s chứng tỏ khả năng
chống và kìm hãm sự phát triển của nhiều loài vi khuẩn mà lại không có các tác
dụng lên protein và enzym của những sinh vật sinh ra nó. Một số vi khuẩn có lợi
như Streptococci và Lactobacilli, tạm thời bị ức chế nhưng sẽ hồi phục sau đó.
Những loài khác, có hại hơn như E.coli, Salmonella và Pseudomonas thì bị tiêu
diệt. Hệ thống này hoạt động trong các heo con theo mẹ nhưng có thể cũng vẫn
ứng dụng trong thức ăn thú sau cai sữa.
Peroxidase chuyển oxy từ hydro peroxide (H
2
O
2
) tới những chất dễ bị oxi
hóa khác. Enzym này sẽ bị vô hoạt nếu sữa được đun nóng ở 80 C trong vài giây.
Người ta có thể dựa vào điều này để chứng tỏ sự tồn tại hay không của perosidase
trong sữa và nhờ đó kiểm tra được nhiệt độ thanh trùng có đạt đến 80 C hay không.
Phương pháp này có tên gọi là Perosidase Storch.

Hình 3.1: Cấu trúc Lactoperoxidase
+phosphatase:
Phosphatase có khả năng phân cắt một số este phosphoric axit nhất định
thành axit phosphoric và rượu tương ứng. Người ta nhận biết sự hiện diện của
phosphatase trong sữa bằng cách bổ sung ester của phosphoric axit và một tác nhân
có thể đổi màu khi tác dụng với rượu được giải phóng. Sự thay đổi màu sắc cho
thấy sữa có chứa phosphatase. Enzym này bị phá hủy trong điều kiện thanh trùng
thông thường (72 °C trong 15 – 20 giây), do đó phương pháp phosphatase có thể
được sử dụng để xác định nhiệt độ thanh trùng có thực sự đạt yêu cầu hay không.
.
Hình 3.2: Cấu trúc phosphatase
+Lipase:
Lipase có khả năng phân cắt chất béo thành glycerol và các axit béo tự do.
Sự dư thừa các axit béo trong sữa và các sản phẩm từ sữa sẽ gây ra vị ôi thiu.
Trong hầu hết các trường hợp, khả năng này của enzym là rất kém mặc dù sữa của
một số loài động vật cho thấy hoạt tính lipase cao. Người ta tin rằng hàm lượng
lipase trong sữa tăng về giai đoạn cuối của chu kì tạo sữa. Sẽ không có phản ứng
nào xảy ra giữa lipase của sữa với chất béo khi bề mặt của giọt chất béo còn
nguyên vẹn, nhưng ngay khi bề mặt bị phá hủy lipase sẽ có cơ hội tìm đến cơ chất
và các axit béo tự do được giải phóng. Khi sữa được bơm trong điều kiện lạnh
bằng máy bơm không đúng tiêu chuẩn hoặc sau quá trình đồng hóa sữa lạnh không
thanh trùng, các axit béo tự do lập tức được hình thành ngay. Các axit béo và một
số sản phẩm khác từ phản ứng của enzym này gây mùi vị “ôi thiu” cho sản phẩm.
Hình 3.3: Cấu trúc Liapase
III.NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN TRONG BẢO QUẢN VÀ
CHẾ BIẾN.
1.Khả năng đông tụ của casein
Sữa tươi luôn có độ pH xấp xỉ 6,6-6,7 và các mixen casein mang điện tích
âm. Vì tất cả các mixen đều có điện tích âm nên chúng đẩy nhau và điều đó khiến
các mixen casein tồn tại dưới dạng keo.

Các phân tử nước cũng liên kết với các điện tích của casein góp phần duy trì
các mixen trong dung dịch.
Khi giảm độ pH (do kết quả của quá trình lên men tạo acid lactic hoặc
acid do con người chủ động bỏ vào), các ion H
+
của acid sẽ liên kết với mixen
casein mang điện tích âm và làm giảm điện tích của mixen casein. Khi tới giới
hạn, các mixen casein sẽ đông tụ (tạo thành gel).
Theo lý thuyết điểm đẳng điện pI của casein là 5,1-5,3. Trong dung dịch
muối như điều kiện của sữa, casein đông tụ tốt nhất ở pH 4,5 đến 4,7.
Khi cho dư acid (hoặc quá trình lên men quá dài, sữa có độ chua cao) và
casein đã đông tụ, casasein sẽ bị tái hòa tan, tạo thành muối và acid.
Bên cạnh khả năng bị đông tụ bởi acid như đã trình bày ở trên casein còn bị
đông tụ bởi renin (là một proteaza được chiết xuất từ dạ dày bê).
Quá trình đông tụ casein của sữa dưới tác dụng của renin thực chất là
quá trình thủy phân hạn chế casein K, vỏ háo nước bị phá hủy do các ion
canxi dễ dàng tiếp cận với casein α,β và paracasein K và làm cho chúng tạo
gel. Renin thủy phân liên kết peptit giữa Phe-Met (ở vị trí 106-169) hòa tan và
paracasein K (1-105) không hòa tan. Phản ứng này không phụ thuộc vào ion
Ca
2+
.
Sự đông tụ tạo ra do loại bỏ một phần caseinoglucopeptit, làm giảm sự tích
điện bề mặt của mixen tức là giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các mixen. Bề mặt của
các mixen trở nên ưa béo và do đó mà các mixen liên hợp một cách dễ dàng.
Có thể nói tác động của renin đối với casein bao gồm ba bước: bước 1 cắt
liên kết Phe 105 và Met 106 trong phân tử casein K; bước 2: tạo thành tập hợp
(đông tụ); bước 3: tác dụng của renin với các cấu tử casein xảy ra trong quá trình
chín phomai.
Tốc độ của ba bước này phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và pH. Riêng đối

với bước thứ hai thì còn chịu ảnh hưởng của canxi, các tính chất của mixen casein
có hoặc không có liên kết với serum protein biến tính.
Các tương tác ion cũng xảy ra giữa phần tích điện dương của paracasein K
và phần tích điện âm của casein α và β. Các cầu canxi phosphat cũng được thiết
lập.
Sau khi kết tủa casein bằng axit, trong phần nước còn lại (whey) chứa α-
lactalabumiin, β-lactoglobulin và một lượng nhỏ protein albumin.
Khi sữa bị gia nhiệt, các protein lactoserum bị biến tính và liên kết với
casein bằng ransin và giảm khả năng liên kết với ion canxi.
Protein lactoserum, đặc biệt là α- lactalabumin có giá trị dinh dưỡng rất
cao. Thành phần axit amin của chúng rất giống với thành phần axit amin lý tưởng.
α-Lactalbumin: Có thành phần axit amin tương tự casein. Điểm đẳng điện ở
PH=5,1. Không bị đông tụ bởi men sữa.
β-Lactoglubulin: Có điểm đẳng điện ở PH=5,3. Khi đun nóng sữa trên 60
0
C,
hàng loạt các phản ứng xảy ra. Cầu disunfua bắt đầu tạo thành giữa các phân tử β-
lactoglobulin và phân tử casein K, giữa phân tử β-lactoglobulin và α-lactalbumin.
Ở nhiệt độ cao, các hợp chất chứa lưu huỳnh như H
2
S lần lượt được giải phóng ,
tạo thành mùi nấu cho sữa.
β-Lactoglobulin có hai cầu disunfua và các nhóm -SH tự do, chúng có thể
liên hợp tạo thành các dime, octame. Khi bị đun đến 80
0
C β-Lactoglobulin đông tụ
một cách dễ dàng. Sự đông tụ này xảy ra theo hai giai đoạn. Giai đoạn 1 ở 65-70
0
C
kèm theo sự thay đổi cấu hình phân cuả protein liên quan đến sự giãn ra của các

polypeptide của globulin. Giai đoạn 2 là giai đoạn đông tụ, tạo thành gel. Khi đó
xảy ra sự liên hợp tạo thành các liên kết S-S do các nhóm tiol tự do trong cùng một
phân tử hoặc giữa các phân tử.
Renin không đông tụ β-lactoglobulin ở điều kiện thường nhưng β-
lactoglobulin bị biến tính do xử lý nhiệt độ cao nên sau đó, khi lên men β-
lactoglobulin sẽ chuyển vào quện sữa.
Imunoglobulin(các globulin miễn dịch): Có thể kết tủa các globulin miễn
dịch bằng magie sunfat, amonsunfat. Trong sữa bình thường hàm lượng globulin
miễn dịch rất thấp. Ngược lại, trong sữa đầu chúng chiếm đến 90% tổng số protein
lactoserum.
Khi tác dụng lên sữa nhiệt độ từ 70% trở lên, casein có khả năng hydrat hóa
cao và đạt mức cực đại ở 90-95
0
C, ở nhiệt độ cao hơn nữa, khả năng hydrat hóa
của casein lại giảm.
Việc xử lý nhiệt làm giảm khả năng đông tụ bằng renin của casein. Sữa đun
ở 120
0
C trong 15 phút hoàn toàn mất khả năng đông tụ bằng renin.
Khi độ acid của sữa cao thì casein lại đông tụ ở nhiệt độ thấp.
Albumin và glubulin kém bền đối với nhiệt hơn. Ngay ở 60
0
C albumin đã
bắt đầu bị biến tính và khi nhiệt độ càng tăng thì biến tính lại càng mạnh, ở 80-
95
0
C albumin bị biến tính hoàn toàn, glubulin 75
0
C.
Xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao hơn 85

0
C khiến cho sữa có mùi thơm đặc trưng
(mùi hạnh nhân) do sự biến đổi các acidamin kèm theo sự tạo thành các nhóm
sunlfuahydrin (-SH) của các protein.