thành phần hóa học và phản ứng sinh hóa trong sữa

Phụ lục
1
Mở đầu
Trong tất cả các sản phẩm thực phẩm sữa là một sản phẩm chứa đầy đủ dinh
dưỡng với hàm lượng cân đối nhất. Sữa đóng một vai trò hết sức quan trọng trong đời
sống và sức khỏe của con người.
Cuộc sống ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng sữa cũng ngày một tăng lên.
Tình hình tiêu thụ sữa của thế giới
Việc tiêu thụ sữa toàn phần (như sữa lỏng và các sản phấm chế biến) cho mỗi
người rất khác nhau từ mức cao tại châu Âu và Bắc Mỹ đến mức thấp nhất ở châu Á.
Tuy nhiên, như các vùng khác nhau của thế giới hội nhập nhiều hon thông qua du
lịch và di cư, những xu hướng này đang thay đổi, một yếu tố cần được xem xét bởi
các nhà phát triển và tiếp thị sản phấm sữa và sản phấm sữa ở nhiều nước trên thế
giới.
Các nước hu vực Bắc Mỹ: Khu vụ này bao gồm Mỹ và Canada, tống sản lượng
sữa của Hoa kỳ năm 2009 giảm khoảng 1% do giá sữa nguyên liệu thấp và tỷ lệ giữa
giá sữa trên giá thức ăn không cao. Tống sản lượng sữa giảm xuống còn 85,5 triệu
tấn. Hiệp hội sữa đã giảm khoảng 1VA triệu con bò cũng là một trong những nguyên
nhân làm giảm sản lượng sữa.
Xu hướng giảm sản lượng sữa của Hoa Kỳ vẫn tiếp tục duy trì năm 2010 với
khoảng 1% giảm sản lượng mặc dù tỷ lệ giá sữa/giá thức ăn đã được cải thiện 6 tháng
cuối năm 2009. Canada nước có hạn ngạch côta sản xuất sữa do vậy sản lượng sữa
2010 của nước này dự kiến cũng duy trì ở mức 8,3 triệu tấn năm.
Các nước khu vục Nam Mỹ: Do bị ảnh hưởng của giá sữa thấp và hạn hán đã
ảnh hưửng đến phương thức chăn nuôi bỏ sữa chăn thả. Do Irưừng hựp khí hậu thay
đối thất thường trong 2 năm 2008 và 2009 vừa qua và hạn hán ảnh hưởng đến hầu hết
các nước Nam Mỹ đã buộc nông dân cho bò sữa ăn nhiều thức ăn tinh đã ảnh hưởng
đến hiệu quả kinh tế của ngành bò sữa. Sản lượng sữa đã giảm 8-10% trong quý IV
năm 2009, mặc dù thời tiết đã được cải thiện những tháng cuối năm và sự phục hồi
vữn chưa quay lại dược so với trước đây.
Argentina : sản lượng sữa tăng gần 1% năm đạt 10,4 triệu tấn. Hạn hán đã ảnh

hưởng đến cây trồng trong thời gian cuối 2008 và đầu năm 2009 nên mùa đông thiếu
cỏ và thức ăn ủ chua. Tuy nhiên tình hình sản xuất được cải thiện vào cuối năm 2009
do thời tiết thuận lợi hơn và giá sữa được chính phủ của nước này hỗ trợ vào tháng 7.
2
Tình hình sữa ở Việt Nam
Người tiêu dùng ngày càng nhận thức rõ tầm quan trọng của sữa đối với sức
khỏe, vì vậy họ sẵn sàng mua những loại sữa “tốt nhất” cho trẻ em. Chính vì nhu cầu
và tâm lý đó, các nhà sản xuất rất thuận lợi trong việc định giá. Khi giá tăng, khách
hàng thường than phiền nhưng vẫn chấp nhận và mua. Một đặc điểm khác của người
tiêu dùng là tâm lý chọn sữa có chất lượng và có thương hiệu, và đôi lúc họ đánh
đồng chất lượng với sự nổi tiếng. Các vụ sữa tươi làm từ sữa bột, sữa có chứa
melamin, hay sữa không đúng như chất lượng công bố ngoài bao bì đã làm cho
khách hàng cũng như các cửa hàng tẩy chay những loại sữa không rõ nguồn gốc.
Chính vì vậy, sản phấm của những công ty có tên tuổi, hay nguồn gốc xuất xứ rõ
ràng, đặc biệt là những sản phẩm được quảng cáo là sản phẩm chất lượng cao,
thường là mục tiêu quan tâm của các bà nội trợ. Khi đã chọn cho mình một loại sữa
đáng tin cậy, họ có khuynh hướng trung thành với nó. Tâm lý chuộng hàng ngoại của
khách hàng cũng là một yếu tố đáng quan tâm. Họ chọn mua sữa ngoại nhập vì tin
rằng sẽ tốt và an toàn hơn sữa nội, cho dù hai loại sữa được sản xuất theo cùng một
công nghệ.
Khủng hoảng kinh tế hiện nay ít tác động đến ngành sữa Việt Nam; nhu cầu
tiêu thụ sữa ngày càng tăng. Vì vậy đây có thể xem là một thị trường đầy tiềm năng
thu hút các nhà đầu tư tham gia vào thị trường. Giá bán lẻ sữa ở Việt Nam là khoảng
1,1 USD/ lít, cao hơn mức bình quân của thế giới và cao hơn nhiều so với giá thành
sản xuất sữa. Nếu trừ đi các khoản chi phí sản xuất và phân phối sữa thì lợi nhuận
của ngành vẫn đạt 28%, một mức sinh lời cao. Một điều kiện thuận lợi khác cho
những người mới nhập ngành là mạng lưới bán lẻ đã có sẵn rộng khắp tại Việt Nam.
Chính vì những thuận lợi này mà gần đây đã có hàng loạt những tập đoàn nước ngoài
nhảy vào thị trường Việt Nam.
Những thách thức với ngành sữa

Tuy nhiên bên cạnh những thuận lợi cũng như cơ hội lớn trong quá trình hội
nhập sâu rộng, ngành sữa Việt Nam cũng phải đối diện với những thách thức như vấn
đề an toàn vệ sinh thực phấm và chất lượng sữa. Các sản phấm sữa Việt Nam hiện
nay được khoảng trên 10 nhà máy lớn sản xuất và có kiểm soát, chất lượng sữa tốt
hơn trước rất nhiều. Tuy nhiên, vẫn có hàng trăm cơ sở sản xuất chế biến gia công
nhỏ, thường xuyên lưu thông sữa kém chất lượng mà chưa hoàn toàn kiểm soát được.
Ngoài ra còn có thể kể đến những hạn chế khác của ngành sữa Việt Nam như:
thiếu kinh nghiệm quản lý; quy mô trang trại nhỏ; hệ thống thu mua sữa yếu kém,
3
thiếu thiết bị bảo quản và làm lạnh; chính sách và cơ chế cho ngành sữa không thống
nhất. Bên cạnh đó, nguồn thức ăn chăn nuôi cho bò sữa phải nhập khẩu trong xu
hướng tăng cao, tác động tới chi phí đầu vào. Đặc biệt các hãng sản xuất sữa trong
nước còn đang chịu sức ép cạnh tranh ngày một gia tăng do việc giảm thuế cho sữa
ngoại nhập theo chính sách cắt giảm thuế quan của Việt Nam khi thực hiện các cam
kết Hiệp định un đãi thuế quan có hiệu lực chung trong Khu vực mậu dịch tự do
ASEAN (cam kết CEPT/AFTA) và cam kết với WTO.
4
Phần I: Thành phần hóa học của sữa
I. 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.
5
Bảng 2.1.Thành phần hóa học của một số loại sữa
Tổng chất
khô (%)
Béo (%) Protein (%) Casein (%)
Lactose
(%)
Bò 12.6 3.8 3.35 2.78 4.75
Dê 13.18 4.24 3.70 2.80 4.51
Cừu 17.00 5.30 6.30 4.60 4.60
Phổ biến ở nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam vẫn là sữa bò. Mặc dù trong
việc chăn nuôi trâu sữa, dê sữa đã có ở nước ta khá lâu nhưng vì nhiều lý do nên sản
lượng 2 loại sữa này còn thấp. Vì vậy cho đến nay nguyên liệu chủ yếu cho ngành
sữa Việt Nam vẫn là sữa bò.
Trong toàn bộ phần trình bày tiếp theo, chúng em chỉ đề cập tới sữa bò và được
gọi đơn giản là sữa.
II. Các thành phần hóa học:
1. Nước:
1.1 Nước tự do:
Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước. Nó có thể tách được trong quá
trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô. Ví dụ, trong các sản phẩm
như bơ, phô mai tươi (cheese curd), nước tự do ở dạng các hạt có kích thước khác
nhau, phân bố một cách tương đối đồng đều trong sản phẩm.
Nước tự do có thể bị bốc hơi trong quá trình bảo quản phô mai hoặc có thể bị

ngưng tụ ngay trên bề mặt. Khi bảo quản sữa bột, nước tự do xâm nhập vào làm cho
sữa bột bị vón cục
1.2 Nước liên kết:
Nước liên kết chiếm 1 tỷ lệ nhỏ, khoảng 3 – 4%. Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc
vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatit, polysacarit. Nước liên
kết thường được gắn với các nhóm như –NH
2
, -COOH
2
, OH, =NH, -CO-NH-, ….
Hàm lượng nước liên kết trong các sản phẩm sữa rất khác nhau, ví dụ trong sữa gầy
có 2.13 - 2.59% nước liên kết, sữa đầu (colostrum) có 4.15% nước liên kết, nước
tách ra trong quá trình sản xuất bơ (butter milk – nước sữa hoặc huyết thanh) chỉ có
1.75% nước liên kết.
Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 0
0
C, không hòa tan muối, đường.
6
Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactoza dưới dạng
C
12
H
22
O
11
.H
2
O.
2. Chất khô
2.1 Lipit

Lipit của sữa bao gồm chất béo, các phosphatit, glicolipit, steroit.
2.1.1 chất béo.
Chất béo sữa (milk fat) được coi là thành phần quan trọng. về mặt dinh dưỡng, chất
béo có độ sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo (A, B, E).
Đối với các sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hưởng tới mùi vị, trạng thái của sản
phẩm. Có tới 98 – 99% chất béo của sữa là trilixerit, 1 -2% còn lại là các
phospholipit. Cholesterol, caroten, vitamin A, D, E và K.
Trong sữa có 18 acid béo. Mỗi glixerol có thể kết hợp với 3 phân tử acid béo mà 3
acid béo này có thể cùng loại hoặc khác loại. Vì vậy số glixerit (triglixerit) khác nhau
là vô cùng lớn.
Chất béo của sữa bao gồm các triglixerit, diglixerit, acid béo, sterol, carotenoit,
vitamin A, D, E, K và một số chất khác.
Khi để yên sữa, một lớp váng sữa (cream) sẽ được tạo thành trên bề mặt. Dưới
kính hiển vi người ta nhận thấy trong váng sữa có rất nhiều thể hình cầu với kích
thước khác nhau, nổi tự do trong sữa. Mỗi thể hình cầu mỡ được bao bọc bằng một
màng mỏng.
Các thể hình cầu đó là các cầu mỡ và màng bao của chúng được tạo thành chủ
yếu từ protein và các phosphatit. Màng bao của cầu mỡ rất bền, có tác dụng bảo vệ,
giữ cho chúng không bị phá hủy bởi enzyme có trong sữa.
Các cầu mỡ có đường kính từ 0.1 đến 20 µm (đường kính trung bình từ 3 đến 4 µm).
Trong 2 ml sữa có khoảng 3000 – 4000 triệu cầu mỡ. Cầu mỡ là thành phần nhẹ nhất
trong sữa (tỷ trọng 0,925 g/cm
3
) và chúng có xu hướng nổi lên trên bề mặt sữa.
Kích thước các cầu mỡ có ảnh hưởng đến hiệu suất tách chất béo bằng li tâm.
Các cầu mỡ có kích thước lớn dễ dàng bị tách khỏi sữa bằng li tâm.
Thành phần màng bao cầu mỡ gồm phospholipit, lipoprotein, protein, acid
nucleic, enzymem, các nguyên tố vi lượng và nước.
Các acid béo chiếm tới 98 -99% tổng chất béo của sữa. Chất béo của sữa khac
với mỡ của odongj vật khác là chứa nhiều acid béo no, có khối lượng phân tử thấp.

7
2.2.2 phosphatit và glicolipit
Các phosphatit và glocolipit đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng các
cầu mỡ. Trong thành phần của chúng có cả acid béo hòa tan trong chất béo và acid
béo hòa tan trong nước.
Hàm lượng các phosphatit và glicolipit khoảng 0,031 – 0,05%. Màng của cầu
mỡ chứa xấp xỉ 60% các phosphatit và lượng phosphatit trong sữa đầu gấp 2 – 3 lần
trong sữa bình thường.
2.2 Hệ thống protein của sữa
Trong dung dịch có chứa 2 kiểu protein khác nhau:
• Protein hòa tan: gồm albumin, imunoglobin, liozim, lactoferin, lactoperoxydaz
• Protein ở trạng thái keo không bền: gồm một phức hệ mixen hữu cơ của các caseinat
và canxi phosphat.
8
Tỷ lệ phần trăm của hai kiểu protein và đặc trưng của chúng như ở trong hình dưới.
9
2.2.1 tính chất của các casein.
Casein là một phosphoprotein. Trong thành phần của nó có chứa gôc acid
phosphoric. Casein có nhiều nhóm chức tự do khác nhau như –COOH, -NH
2
, =NH,
-OH, - NH-CO, -HS … Chính nhờ các nhóm này mà casein có khả năng tham gia các
phản ứng hóa học. Trong số nhóm trên, nhóm cacboxyl – COOH và nhóm amin –
NH
2
có ý nghĩa nhất vì một phần các nhóm này ở trạng thái tự do và quyết định tính
chất của casein. Cũng vì có các nhóm này mà trong dung dịch, casein tạo thành các
ion lưỡng tính, nghĩa là nó tham gia phản ứng vừa như một bazo, đồng thời vừa như
một acid.
Casein được coi như một chất điện li lưỡng tính đa hóa trị, do đó có khả năng

tạo ra hàng loạt các hợp chất với các acid, bazo, kim loại, aldehyt …
Casin dễ dàng tham gia phản ứng với các kim loại kiềm, kiềm thổ như K, Na,
Mg để tạo thành các caseinnat. Caseinat hòa tan trong nước. Càng có nhiều nguyên
tử kim loại liên kết với casein thì đọ hòa tan của casein càng lớn.
Trong sữa, casein đều ở dạng canxi caseinat và nó lại kết hợp với canxi
phosphat tạo thành phức hợp canxi phosphat casein (các mixen).
Tất cả các casein đều được phosphoryl hóa nhưng với mức độ khác nhau, trong
đó casein Ƙ có tỷ lượng phospho thấp nhất. Casein càng chứa nhiều nhóm phosphat
thì càng không bền khi có mặt Ca.
Casein Ƙ là protein duy nhất có chứa các gluxit: galactoza,
naxetylgalactosamin và acid naxetylneuraminic (acid sialic). Ba gluxit này chủ yếu
có mặt dưới dạng triseacrit và tetrasacrit:
2.2.2 phức hệ mixen của casein và canxi phosphat
2.2.2.1 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 – 10nm.
10
2.2.2.2 Thành phần của muối mixen,
• Canxi phosphat dưới dạng apatit ở trạng thái keo.
• Canxi cũng có mặt dưới dạng xitrat và có thể được liên kết một phần với
casein thông qua các nhóm phosphat.
• Magie cũng có thể tọa ra những muối tương tự muối của canxi.
• Tricanxi phosphat Ca
3
(PO
4
)
2
dưới dạng vô định hình. Sự chuyển hóa của dạng

này 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 dạng tinh thể lăng trụ
dài và mảnh. Trong mô xương, hydroxyapatit cũng có thể ở dạng tinh thể hoặc
vô định hình.
2.2.2.3 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 Ƙ. Các siêu mixen chỉ tồn tại nhờ có mặt casein Ƙ (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=700000)
2.3 Lactoza
Lactoza chiếm vị trí hàng đầu trong glucid của sữa. Lactoza tồn tại ở hai dạng
tự do và liên kết vơi các protein và các glucid khác. Tỷ lệ lactoza tự do / lactoza liên
kết là 8/1.
Độ ngọt cúa lactoza kém sacaroza 30 lần. Độ hòa tan trong nước cũng kém
hơn. Độ hòa tan của lactoza được gi trong bảng sau .
Độ hòa tan của lactoza (g/100 g nước)
Nhiệt độ,
0
C α – Latoza β - Lactoza
0 5,0 45,1
25 8,6 -
39 12,6 -
100 70,0 94,7

Mặt khác lactoza còn tồn tại ở hai dang α và β. Ở 20
0
C α -lactoza chiếm
40% và β-latoza chiếm 60%
Khi thay đổi nhiệt độ, có sự chuyển đổi từ dạng sang và ngược lại. Khi nhiệt
độ giảm thì cân bằng giữa hai dạng bị phá vỡ, một phần α-lactoza chuyển sang β-
lactoza :
11
Do khả năng hòa tan của lactoza thấp, 1 phần lactoza cần 6 phần nước mà
trang sữa đặc tỷ lệ nước / latoza = 2 do đó một phần lactoza sẽ kết tinh.
Trong quá trình cô đặt sữa, lactoza chuyển sang trạng thái bão hòa và sau đó
nhờ làm lạnh, lactoza chuyển sang quá bão hòa. Khi đó lactoza bắt đầu két tinh. Sự
giảm α -lactoza làm phá vỡ cân bằng và một phần β-lactoza chuỷen thành α-lactoza,
rồi α -lactoza lại tiếp tục kết tinh.
Quá trình tao thành tinh thể đường lactoza gồm hai giai đoạn: tạo mần kết tinh
và phất triển các tinh thể đó.
Sự tạo mần kết tinh phụ thuộc vào tốc độ tạo thành nó và cường độ trao đổi
phân tử giữa dung dịch quá lạnh và tạo mầm kết tinh.
Tốc độ phất triển của các phân tử bằng tốc độ khuếch tán.
Để tạo ra hàng loạt mầm kết tinh người ta bổ sung bột lactoza có kích thướt hạt từ 2-
3µm vào.
Nhiệt độ thích hợp 25-35
0
C phụ thuộc vào thành phần sữa và chế độ làm
lạnh.Lương mầm tinh thể bằng 0,02% so với sản phẩm. Làm lạnh kết tinh lactoza là
một khâu quang trọng quyết định chất lương thành phẩm.
Gia nhiệt đến 100
0
C không làm thay đổi lactoza.Ở nhiệt độ cao hơn,xảy ra sự
biến đỏi màu dọ sự xuất hiện các melanoit tạo thành khi các axit amin của sữ tác

dụng với lactoza. Ngoài ra, khi ở nhiệt độ cao hon 100
0
C, lactoza bị phân giải một
phần, tạo thành các axit lactic, axit fomic v.v. mà kết quả làm tăng độ chua của sữa
lên 1 - 2
0
T.
Khi gia nhiệt trên 100
0
C thù lactoza sẽ bj biến đổi. Đầu tiên là tạo thành
lactuloza, sau đó là sự phân giải đường tạo ra một loạt sản phẩm cưa sự phân giải này
(axit lactic, axit fomic) kết quả làm cho sữa có màu nâu. Sự biến đổi này là do phản
ứng giữa lactoza vơi protein, với các axit amin tạo thành hợp chất không bền
melanoit. Người ta cho rằng,đầu tiên sự tạo thành phức đường – amin. Sau đó có sự
chuyển nhóm trong nhóm này, kết quả làm xuất hiện các lactoza. Các chất này
khoong có màu. Tiếp đó phức bị phân giải tạo thành các hợp chất cacbonyl (các
aldehyt, furfrol ….), cuối cùng các hợp chất cacbonyl này ngưng tụ với các axit amin,
polypepit và protein tạo thành hợp chất có màu nâu – melamoit.
Sự tạo thành melanoit còn có thể xảy ra khi bảo quẩn sữa bột thời gian dài ở
nơi có nhiệt độ cao. Đó là các nhóm axit amin tự do đã tác dụng với lactoza (theo
12
Diachenco khi bảo quẩn sữa bột, các nhóm NH
3
của lyzin, arginin, histidin đã phản
ứng với lactoza).
Lactuloza hòa tan tốt trong nước, không bị kết tinh ngay cả trong dung dịch
đậm đặc. Người ta có thể dung lactoza hoặc dùng trong dinh dưỡng cho trẻ em vì nó
kích thích sự hoạt động của Lactobacterium bifidum và có tác dụng tốt cho tiêu hóa ở
ruột.
2.4 Các muối

Do trong sữa có mặt các ion K, Na ,Mg, Ca và các anion của các axit
phosphoric, limonic, clohydric nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau.
Các muối clorua (KCl, NạCl, CaCl
2
, MgCl
2
….), các muối phosphat (KH
2
PO
4
,
Na
2
HPO
4
, Na
2
HPO
4
…), các muối xitrat (K
2
(C
6
H
6
0
7
), Na
2
(C

6
H
6
0
7
), Ca
3
(C
6
H
6
0
7
)
2
…)
Trong các muối trên, muối canxi có ý nghĩa lớn đối với người, đặc biệt là trẻ
em. Hai nguyên tố canxi và phospho trong sữa có tỷ lệ rất hài hòa Ca/P= 1/1,31 và ở
dạng cơ thể hấp thụ.
Muối canxi có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa. Khi sữa có
hàm lượng canxi thấp, sữa đó sẽ không bị đông tụ hoặc bị đông tụ rất chậm. Ngược
lại, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơn nhưng
quện sữa (gel đông tụ) lại không mịn. Trong sữa, canxi nằm trong các hợp chất canxi
caseinat, canxi phosphat, canxi limonat…
Tong sữa còn có Mg (12mg%), K (113 – 171 mg%), Na (30 – 77 mg%). Tỷ lệ
K/Na=3,3 tương ứng với tye lệ này trong sữa mẹ. Muối kali và natri có tác dụng giữ
trạng thái cân bằng muối trong sữa giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường.
Các muối của axit phosphet là nhứng hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ
cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa.
Các muối của axit limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với sự tạo thành cá chất

thơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ. Trong thành phần chủng vi sinh
vật dùng để sản xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm. Các vi khuẩn
này, trong quá trình hoạt động đòi hỏi sự có mặt của axit limonic để tạo thành các
diaxetyl, axetoin, các axit bay hơi…
Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối của sữa. Các muối hòa tan của
axit phosphoric và axit limonic chuyển thành không hòa tan. Trong quá trình này tạo
thành axit phosphỏic làm tách một phần casein khỏi phức canxi phosphat caseinat.
Sự giảm nồng độ ion canxi làm giảm khả năng đông tụ của sữa bằng renin. Nhiệt độ
13
cao còn làm giảm độ bền của casein đối với nhiệt. Casein bền vững ngay cả ở 100
0
C,
nếu nó được liên kết một lương nhất định canxi. Nếu giảm lượng canxi thi trạng thái
keo của casein cũng giảm sự bền vững.
Các cặn muối không tan của sữa cùng với các protein (chủ yếu albumin và
globulin) bị kết tủa trên bề mặt đun nóng của thiết bị, tạo thành ‘‘đá sữa’’, làm giảm
khả năng truyền nhiệt, gây khó khăn cho việc rữa thiết bị.
2.5 Các vitamin
Thành phần các vitamin có mặt trong sữa được gi ở bảng dưới. Điều dễ dàng
nhận thấy là măc dù trong sữa có nhiều vitamin gồm cả loại hòa tan trong nước
(vitamin nhóm B, C ) và vitamin hòa tan trong chất béo ( A, D, E ) nhưng hàm lượng
tương đói thấp, đặc biệt là vitamin D.
Vitamin mg/l Vitamin mg/l
A (retinol)
B (canciferol)
E (tocoferol)
B
1
(thiamin)
0,3

0,001
1,4
0,4
Nicotinamit
Axit pantothenic
C
Biotin
1
3
20
0,04
Nếu xử lý nhiệt thời gian ngắn và không có không khí xâm phạm vào thì nhiệt
dộ nhỏ hơn hay bằng 100
0
C không làm giảm đáng kể lượng các vitamin, trừ vitamin
C – rất nhạy cảm với nhiệt. Khi thanh trùng đúng chế độ thì lượng vitamin C giảm
17%.
Nhiệt độ cao hơn 100
0
C làm phá hủy một phần hoặc hầu hết các loại vitamin.
Khi để lọt không khí, có tác dụng của ánh sáng, bao bì hoặc thiết bị bẩn đều
làm giảm lượng vitamin các loại. Vitamin C bị phá hủy hoàn toàn trong điều kiên
trên.
Để thành phần các vitamin cân đối và hoàn hảo hơn, người ta đã bổ sung thêm
một số loại vitamin cần thiết trong quá trình chế biến các sản phẩm từ sữa.
2.6 Các khoáng
Người ta quy ước chất khoáng trong sữa là hàm lượng tro. Nó bao gồm các
nguyên tố Ca, Mg, Na,K, Fe, Cu, Co, Ni, I, Cl, P, S, Al, Pb, Sn, Ag, As…. Trong đó
các nguyên tố Ca, Mg, Na, K, P, S và Cl chiếm tỉ lệ cao hơn cả.
14

Các nguyên tố vi lương đóng vai trò quân trọng trong việc tạo thành sữa cũng
như tói chất lượng vào khẩu phần ăn có khả năng làm tăng hàm lượng của chúng
trong sữa.
2.7 Các enzyme
Trong sữa có chứa các enzim thường gặp trong tự nhiên. Chún có mặt trong
sữa từ tuyến sữa, từ vi sinh vật có trong không khí và từ nhiều nguồn khác. Con
người còn chủ động đưa vào các loại vi khuẩn, nấm men hoặc enzim của sữa và các
loại dùng trong chế biến sữa có thể chia thành 6 nhóm:
1 . Oxydoreductaza
2 . Transpheraza
3 . Hydrolaza
4 . Liaza
5 . Izomeraza
6 . Ligaza
Về phương diện kỹ thuật chế biến người ta quan tâm tới nhiều tới một số
enzim sau :
15
• Lipaza : Nguồn gốc lipaza có thể chuyể từ tuyến sữa. Khi tuyến sữa. Khi tuyến sữa
làm việc bình thường thì lương lipaza không đáng kể. Khi gặp điều kiện thuận lợi,
lipaza phân hủy một phần chất béo của sữa và làm cho sữa và sản phẩm từ sữa có vị
đắng, mùi ôi.
Lipaza hòa tan tốt trong chất béo, dễ dàng xâm nhập vào các cầu mỡ nên chế
độ thanh trùn tức thời ở 72 – 75
0
C không đủ đẻ tiêu diệt lipaza. Đây là mọt trong
những nguyên nhân làm hư hỏng sản phẩm sữa.
Bình thường, lipaza bị phá hủy ở 75
0
C sao 60s.
• Catalaza: Sữa vắt từ bò bị bệnh viêm vú thì hàm lượng câtlâz thường cao.

Enzim này bị phá hủy ở 75
0
C sau 60s.
• Phosphataza : Phosphataza xâm nhập vào sữa theo con đường từ tuyến sữa. Trong
sữa có phosphataza kiềm (pH 9 – 10) và phosphataza axit (pH 4 -4,3). Phosphataza
khiềm bị phá hủy hoàn toàn ở chế độ thanh trùng 65
0
C – 30 phút hoặc 80
0
C tức thời.
Người ta sử dụng tính chất này để kiểm tra hiệu quả thanh trùng sữa (dùng
natriphenolftalein phosphat %).
• Các proteaza : Proteaza tuyến sữa; về hoạt tính, tương tự như tripxin. Điều kiện tối
ưu cho enzim này là môi trườn kiềm nhẹ, nhiệt độ 37

– 42
0
C. Proteaza tuyến sữa bị
phá hủy hoàn toàn ở 75
0
C.
Proteaza vi khuẩn : Proteaza vi khuẩn dược tổng hợp từ các vi khuẩn trong
sữa. Các vi khuẩn này xâm nhâp vào sữa từ trong không khí hoặc do con người đưa
vào khi sản xuất 1 số sữa chua, pho mát…
Một số enzim trong sữa bắt đầu bị vô hoạt khi nhiệt độ bắt đầu từ 55
0
C và khi
nhiệt độ cao hơn 90
0
C thì các enzim bị phả hủy hoàn toàn.

Một số enzim có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa như galactoza,
lipaza cũng bị tiêu diệt. Tuy nhiên, vì hàm lượng của chúng quá nhỏ nên không ảnh
hưởng tới giá trị sinh học của sữa.
16
2.8 Các chất khí và sắc tố của sữa
Lượng chất khí hòa tan trong sữa khoảng 70ml/lít trong đó 50 – 70% là CO
2
, 5
– 10 % là O
2
và 20 – 30 % là Nitơ. Sữa mới vắt ra chứa một lượng lớn khí, sau đó sễ
giảm dần và đạt mức bình thường. Trong số các khí có mặt chỉ có Oxy là ảnh hưởng
xấu vì nó có thể là nguyên nhân phát triển các quá trinh oxy hóa.
Khi sữa được gia nhiệt, khí cacbonic, nitơ và oxy bị bay hơi, và hàm lượng của
chúng trong sữa giảm xuống không ít hơn 20%. Kết quả của việc bài khí này khiến
cho độ axit của sữa giảm 0,5 – 2
0
T.
Sữa và mỡ sữa có màu là do sự có mặt của carotenoic mà đại diện là carotin.
Hàm lượng carotin trong sữa mùa hè là 0.3 - 0,6 mg/kg mùa đông là 0,05 – 0,2
mg/kg.
Trong sữa còn có sắc tố màu xanh là clorofin. Màu xanh vàng của nước sữa
(whey – nước sữa hoặc huyết thanh) là do lactoflavin (vitamin B
2
).
Màu trắng của sữa là do sự khuếch tán ánh sáng bởi các mixen protein.
17
Phần II: Phản ứng sinh hóa của sữa
I. Quá trình xử lý nhiệt
1. Nhiệt độ dưới điểm đóng băng

Ở nhiệt độ dưới điểm đóng băng, phần lớn các vi sinh vật bị ức chế hoạt động.
Tuy nhiên, khi nhiệt độ của khối sữa trở lại bình thường, thì chúng lại hoạt động trở
lại để tái thiết lập sự sống của chúng sự đông lạnh sẽ dẫn đến một số biến đổi lý hóa
làm mất tính đồng nhất của sữa. Đặc biệt, trong khi làm lạnh đông chậm sẽ xảy ra
quá trình phân chia các cấu tử khác nhau: trước tiên là sự hình thành các tinh thể đá
từ nước và các thành phần hòa tan được, tập trung trong phần chưa được đông lạnh.
Tiếp tục hạ thấp nhiệt độ, một số các cấu tử kết tụ lại (trong trường hợp dung
dịch vượt quá điểm quá bão hòa)
2. Nhiệt độ thấp
Ở nhiệt độ thấp, cấu trúc của các micelle kém bền, nguyên nhân do chuỗi κ -
casein bắt đầu phân ly và hydroxyphosphat canxi tách khỏi cấu trúc micelle. Người ta
cho rằng vì β - casein là casein kỵ nước nhất và các tương tác kị nước lại kém bền khi
nhiệt độ giảm thấp. Sự thủy phân β - casein thành γ - casein và proteose - peptones
(sản phẩm phân hủy) đồng nghĩa với năng suất thấp trong sản xuất phomat bởi lẽ
proteose - peptone bị mất đi trong whey.
+ Biến đổi về các tính chất của sữa.
- Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp (4-6°C) sẽ làm thay đổi cân bằng muối (P và Ca)
giữa các mixen và pha hòa tan: hàm lượng Ca,P và casein của serum đều tăng, pH
cũng tăng. Kết quả làm cho thời gian đông tụ tăng.
- Quá trình tách pha của sữa : khi sữa được bảo quản lạnh các phân tử cryoglobulin
sẽ kết tủa lên bề mặt của các hạt có trong sữa , trong đó có các hạt béo phức hợp
cryoglobulin (thành phần chính là immunoglobulin M) và lipoprotein còn có tên gọi
khác là agglutinin. Các hạt béo có cryoglobulin trên bề mặt sẽ kết hợp lại với nhau để
tạo thành những hạt béo có kích thước lớn hơn .hạt béo có kích thích lớn bắt
đầunooir lên bề mặt của hệ nhũ tương và sẽ tiếp tục kết hợp với những hạt béo có
kích thước nhỏ hơn và nổi lên với tốc độ nhanh hơn . cuối cùng sữa bị tách pha với
lớp chất béo trên bề mặt
18
- Sự thay đổi cấu trúc micelle: khi ta giảm nhiệt độ sữa, hàm lượng β-casein, ion Ca,

phosphate trong micelle sẽ giảm dẫn tới sự giảm kích thước micelle mức độ hydrat
hóa của micelle tăng micelle bền hơn
- Độ hòa tan của lactose trong nước giảm khi nhiệt độ thấp dẫn đến đường lactose dễ
kết tinh lại.
- Đối với chất béo có trong sữa sẽ bị thay đổi một cách sâu sắc, các triglyxerit ngoại
vi (nằm ở phía ngoài) bắt đầu kết tinh từ 6-7°C gây ra sự co rút thành phần protein
làm cho bề mặt lớp vỏ màng của các cầu béo bị phá vỡ và có thể bị kết tinh làm mất
đi tính mềm mại của thành phần chất béo. Ở nhiệt độ lạnh tất cả các chất béo hầu hết
được tập trung ở bề mặt và thành từng khối.
+ Biến đổi chất lượng do vi sinh vật.
Ỏ nhiệt độ thấp, sự tồn tại của vi sinh vật vẫn còn. Nhưng ở nhiệt độ đó vi
khuẩn bị ức chế nên ít biến đổi chất lượng sữa. Tuy nhiên trong cùng nhiệt độ bảo
quản đó nếu thời gian kéo dài thì sự sinh sản củavi khuẩn cũng tăng lên. Nhiệt độ
càng cao tổng số vi sinh vật nhiễm vào và sinh trưởng càng nhanh gây ra những biến
đổi chất lượng sữa.
Khi tồn trữ sữa ở nhiệt độ lạnh (5
0
C) pH sữa thay đổi không đáng kể trong
những giờ đầu, mùi vị sữa vẫn còn, khả năng tách béo không đáng kể. Sau 24 giờ pH
không sai biệt so với nguyên liệu ban đầu, sau 36 giờ pH của sữa giảm, điều này có
thể giải thích là do ở nhiệt độ thấp hoạt động của VSV bị ức chế, các quá trình lên
men bị đình chỉ nên có thể giữ được phẩm chất tươi trong thời gian đầu. Nhưng ở
giai đoạn cuối (từ 60 – 72 giờ), pH lại tăng lên do có sự phân hủy thành phần các
chất dinh dương thành NH
3
làm pH sữa tăng lên. Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ phòng
(30
0
C), pH của sữa giảm dần theo thời gian, chỉ sau 12 giờ pH rõ ràng. Sau 24 giờ,
pH sữa giảm nhanh, sữa có mùi chưa mạnh, vón cục, màu sậm dần.Nguyên nhân do

VSV phát triển mạnh ở nhiệt độ này làm ảnh hưởng đến chất lượng sữa.
3. Nhiệt độ cao.
+ Tác động lên chất béo:
- Các glyxerit thường ít bị thay đổi dưới tác động của phương pháp đun nóng. Ở nhiệt
độ rất cao mới có thể xuất hiện các thay đổi về thành phần như tạo ra một vài loại
axit không no có mạchngắn hoặc tạo ra các đồng phân của các axit béo, có nghĩa là
từ một phân tử glyxerit sẽ chuyển thành nhiều phân tử khác. Ngược lại cấu trúc lý
hóa của các tiểu cầu béo chịu ảnh hưởng.
19
- Trên 65°C, protein của màng bị biến tính và tất cả các glyxerit đều trở thành dạng
lỏng. chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream đồng thời gây ra sự
kết tinh ở bề mặt của các cầu béo.
- Khi sữa chịu tác động của nhiệt độ cao trong thời gian ngắn, sự kết dính có thể
không rõ rệt. Khi sữa đun nóng ở 65°C trong 10 phút hoặc ở 70°C trong 2 phút, tốc
độ chuyển dời của các cầu béo rất chậm, tạo ra một lớp mỏng chất béo trên bề mặt
sữa, đó cũng chính là quá trình tách mỡ sữa từng phần. Hiện tượng này cũng được
coi như một quá trình biến tính của chất béo.
+ Tác động lên các chất chứa nitơ:
- Các protein hòa tan được đều bị biến tính một chiều bắt đầu từ nhiệt độ khoảng
60°C trong vài phút và hầu như bị biến tính hoàn toàn ở nhiệt độ 90°C trong 60 phút.
Vài protein có thể khôiphục một phần tính chất của nó trong thời gian lưu trữ vài
ngày hoặc vài tuần sau khi bị xử lý nhiệt. Các immunoglobulin đều là các chất nhạy
cảm với nhiệt nhất(89% bị biến tính ở 70°C trong 30 phút) sau đó đến β
-lactoglobulin (32%) và cuối cùng là α-lactalbumin(6%). Mặt khác, sự đốt nóng làm
giải phóng các gốc SH tự do từ các aa chứa S như cystin và cystein vốn lầ các cấu tử
chính cấu thành các protit hòa tan của sữa.
+ Tác động tới hệ vi sinh vật.
- Ở 60°C và giữ ở nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ vi sinh vật bị
tiêu diệt. Ngoại trừ một số loài vi khuẩn (cầu khuẩn, liên cầu khuẩn, và các trực
khuẩn) vẫn tồn tại.

+ Vitamin: vitamin C rất nhạy với nhiệt độ, đặc biệt là khi có mặt của không khí và
kim loại. Thanh trùng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn trong thiết bị trao đổi nhiệt
dạng đĩa hầu như không làm mất vitamin C. Vitamin khác chịu ảnh hưởng hoặc hông
bị ảnh hưởng dưới sự xử lý nhiệt vừa phải.
+ Lactose: ở nhiệt độ cao trên 100°C lactose phản ứng với protein gây ra màu nâu
của sữa.
+Ảnh hưởng của xử lý nhiệt lên các thành phần hóa học
-Chất béo: chất béo không bị ảnh hưởng ở nhiệt độ dưới 100
o
C. Sự kết tụ các hạt
béo xảy ra ở nhiệt độ cao. Sự phân tách chất béo bị giảm nếu sữa bị gia nhiệt cao hơn
750
o
C .
-Protein: Casein không thấy bị thay đổi ở nhiệt độ dưới 1000
o
C, nhưng rất
dễ thấy sự biến đổi của casein micelle khi nhiệt độ của sữa trên 650
o
C.
-Protein dịch sữa bị biến tính ở nhiệt độ trên 650
o
C và hầu như bị biến tính
hoàn toàn ở nhiệt độ 900
o
C trong 60 phút. Vài protein có thể khôi phục một phần
tính chất của nó trong thời gian lưu trữ vài ngày hoặc vài tuần sau khi bị xử lý nhiệt.
20
Sau khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ 750
o

C và lưu nhiệt ở đó trong một phút hoặc ít hơn
sữa bắt đầu có mùi nấu, đó là do sự giải phóng hợp chất chứa sulfua từ β
-lactoglobulin và các protein chứa sunphur khác.
-Enzim: các enzim bị vô hoạt bởi nhiệt. Nhiệt độ vô hoạt phụ thuộc kiểu enzim.
-Vitamin: vitamin C rất nhạy với nhiệt độ, đặc biệt là khi có mặt của không khí và
kim loại. Thanh trùng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn trong thiết bị trao đổi
nhiệt dạng đĩa hầu như không làm mất vitamin C. Vitamin khác chịu ảnh hưởng hoặc
không bị ảnh hưởng dưới sự xử lý nhiệt vừa phải.
- Lactose: ở nhiệt độ cao trên 1000
o
C lactose phản ứng với protein gây ra màu
nâu của sữa (công nghệ sản xuất sữa đặc có đường và sữa chua).
4. Nhiệt độ môi trường
Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ môi trường bình thường, hệ vi sinh vật trong sữa phát
triển nhanh chóng và làm biến đổi chất lượng sữa tươi.
- Vi khuẩn lactic làm giảm PH, đông tụ casein, xuất hiện các hợp chất mới trong sữa
như etanol, axit acetic làm thay đổi thành phần và giá trị cảm quan của sữa.
- Vi khuẩn coliform sẽ chuyển hóa đường lactose tạo axit lactic và cá axit hữa cơ
khác, khí CO2, H2 chúng cũng phân giải protein trong sữa tạo thành các sản phẩm
khí làm sữa có mùi khó chịu. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu 30 - 44°C.
- Vi khuẩn clostridium chuyển hóa đường trong sữa thành nhiều sản phẩm khác nhau
như axit butyric, butanol, ethanol, acetone, khí CO
2
, H
2
làm thay đổi thành phần hóa
học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu
ở 37°C.
- Vi khuẩn propionic chuyển hóa đường thành axit propionic, axitacetic, khí CO
2

…
làm hư hỏng chất lượng sữa. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu 30°C.
- Vi khuẩn gây thối: chúng có khả năng tổng hợp protease ngoại bào trong môi
trường sữa. Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein tạo ra các sản phẩm
polypeptide, peptide, axit amin. Một số axit amin tiếp tục phân hủy tạo NH
3
, H
2
S,
làm sữa có mùi khó chịu.Vài giống vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp
lipase ngoại bào. Enzyme này xúc tác quá trình thủy phân các chất béo trong sữa và
tạo nhiều sản phẩm có mùi ôi.
II. Quá trình lên men
21
Lên men lactic trong sữa:
-Cơ chất chính của quá trình lên men của sữa là đường sữa – lactoza. Dưới tác
dụng của enzym lactaza, từ một phân tử lactoza cho glucoza và galactoza.
Tiếp đó, dưới tác dụng của glucokinaza và chất cho gốc phosphat là ATP,
glucoza bị phosphoryl hóa tạo thành glucoza – 6 – phosphat.
22
Galactoza không thể lên men trực tiếp được mà trước hết nó phải được chuyển
thành glucoza theo sơ đồ sau:
Galactoza +ATP -> galactoza – 1- phosphat +ADP
Galactoza -1-phosphat + uridin diphosphat glucoza ->
-> Uridin diphosphat galactoza + glucoza -1-phosphat -> uridin diphosphat +
galactoza -> uridin diphosphat glucoza
23
Glucoza -6-phosphat dưới tác dụng của enzim đồng phân hóa chuyển thành
fructoza -6-phosphat. Fructoza -6-phosphat tại tiếp tục bị phosphoryl hóa để chuyển
thành fructoza -1,6-phosphat.

Phản ứng tạo thành fructoza -1,6-phosphat là phản ứng rất quan trọng cho quá
trình phân giải tiếp theo. Và chính các phản ưng trên làm cho fructoza -1,6-phosphat
trở nên kém bền và dễ dàng tham gia vào quá trình lên men tiếp theo.
Giai đoạn tiếp theo là sự phá vỡ mạch cacbon của đường hexoza nhờ tác dụng
của aldolaza có trong vi khuẩn, nấm men tạo thành aldehyt-3-phosphoglixerinic và
tiếp đó thành phosphodioxyaxeton.
24
aldehyt-3-phosphoglixerinic tiếp tục liên kết với 1 phân tử axit phosphoric và bị oxy
hóa đến axit 1,3-diphosphoglixerinic dưới tác dụng của dehydrogenaza (-SH). Sau đó
axit 1,3-diphosphoglixerinic lại chuyển gốc phosphat sang phân tử ADP dưới tác
dụng của phosphoglixeratkinaza thành axit 3-phosphoglixerinic. Tiếp đó chất này lại
chuyển thành axit 2-phosphoglixerinic (nhờ xúc tác của diphosphoglixeratmutaza ).
Dưới tác dụng của enzim enolâz, axit 2-phosphoglixerinic bị mất 1 phân tử
nước và chuyển thành axit phosphoenolpiruvic. Tiếp đó axit phosphoenolpiruvic loại
25