Tiểu luận môn hóa sinh thực phẩm HỆ THỐNG PROTEIN TRONG SỮA
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (432.48 KB, 30 trang )
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
TP.HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM
TIỂU LUẬN: HÓA SINH THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG PROTEIN TRONG SỮA
GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
LỚP: ĐHTPLT06A
Khóa: 06
DANH SÁCH NHÓM THỰC HIỆN
1. TRỊNH THỊ HƯƠNG 10329711
2. LÊ THỊ HỒNG LOAN 10328251
3. LÊ THỊ THANH NGÂN 10309291
4. NGUYỄN THỊ THÚY PHƯỢNG 10316961
5. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THƯ 10320301
TP.HCM ngày 6, tháng 1, năm 2015
NHÓM TH: 7 Trang 1
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
BẢNG PHÂN CÔNG SOẠN BÀI TIỂU LUẬN
HỌ TÊN SINH VIÊN
NHIỆM VỤ
TRỊNH THỊ HƯƠNG KEM ĐÁ
LÊ THỊ HỒNG LOAN HỆ THỐNG PROTEIN TRONG SỮA
LÊ THỊ THANH NGÂN TÍNH CHẤT PROTEIN TRONG SỮA, SỮA CÔ
ĐẶC CÓ ĐƯỜNG, MỞ ĐẦU.
NGUYỄN THỊ THÚY PHƯỢNG PHÔ MAI, KẾT LUẬN, RÁP BÀI
NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THƯ SỮA CHUA
NHÓM TH: 7 Trang 2
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
MỤC LỤC
!"#$"%& '()*"+,")* -.,-/01(1"20344
!456789::;<=8>44
!44?@A:B44
!4!?@A:CDE>F44
!!56789::;<=GC:HIDJ:KLD8MNOPQJORS 4!
!T56UVOWGX@A:YZIX@A:CU[S4T
!T4?@A:YZG4T
!T!"\6CU[DW8:F:;G4
!D]69O<=:;O^;G4_
T()*"+,")* /01(`"2034_
T403abcd 4_
T44?efU@g@;PhDEG4_
T4! >hgij@k6;JDWZD8l:4m
T4T"DE:FhDEDn;:UnDo56F:nUn;DWZD8l:G4p
T!?+/!q
"\6CY89:F:XODG!4
"\6C:HIDJ:KF:XODG!!
"\6CU[F:XODG!T
"\6CDE>F:XODG!
TT4:irHh!_
TT!89:8l:;7K:XnMDDJ:K:;!_
NHÓM TH: 7 Trang 3
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
TTTs/")ta "u0+,!m
0vDJ:Kwk@iXZrpqxXyFOHHU]FizUP{iO!
T03!
?-"|}!p
"~,|,•"?1*!
A. MỞ ĐẦU
Sữa bò là thực phẩm chứa các chất dinh dưỡng đầy đủ và cân đối nhất. Các sản phẩm từ
sữa bò cũng đa dạng và phong phú nhất. Từ nguyên liệu sữa bò, người ta đã sáng tạo ra vô vàn
các sản phẩm có cấu trúc, trạng thái và hương vị khác nhau.
Các sản phẩm từ sữa có thể ở dạng rắn như phô mai với kết cấu,hình thù và tính cảm vị
đặc trưng của từng sứ sở, quê hương; dạng đặc mịn màng, đôi khi có mang hương sắc của trái
cây như trong sữa chua; dạng lỏng như trong các sữa cô đặc với đường.
Về thành phần, đa số các sản phẩm từ sữa có thành phần chủ yếu là protein casein. Vậy,
tính chất gì của protein trong sữa đã tạo nên các sản phẩm có hình dạng, kết cấu và tính cảm vị
đặc trưng khác nhau tùy theo từng sản phẩm?
Từ những thắc mắc trên, nhóm mình đã tiến hành tìm hiểu để lí giải tại sao lại có sự khác
nhau ở các sản phẩm được chế biến từ sữa. Do thời gian tìm hiểu tài liệu trong các sách cũng
như trên internet còn hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếu xót, mong cô góp ý kiến thêm
NHÓM TH: 7 Trang 4
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
để nhóm em hoàn thiện hơn đề tài : “ hệ thống protein và những tính chất của nó trong chế biến
các sản phẩm từ sữa” .
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự góp ý của cô.
B. NỘI DUNG CHÍNH
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ PROTEIN
1.1 Khái quát về protein
1.1.1 Vai trò
Protein là thành phần không thể thiếu của tất cả các cơ thể sống, là nền tảng cấu trúc và chức
năng của cơ thể sinh vật.
− Xúc tác tất cả phản ứng của cơ thể (enzyme).
− Vận tải: vận chuyển các chất trong cơ thể.
− Chuyển động: co cơ, chuyển vị trí NST trong quá trình phân bào.
− Bảo vệ: kháng lại các chất lạ xâm nhập vào cơ thể.
− Truyền xung thần kinh
− Điều hòa: quá trình truyền thông tin di truyền, quá trình trao đổi chất.
− Kiến tạo, chống đỡ cơ học.
− Dự trữ dinh dưỡng
1.1.2 Cấu tạo
- Protein là phân tử sinh học rất lớn, được kết hợp bởi 20 amino acid khác nhau bằng liên kết
peptid.
NHÓM TH: 7 Trang 5
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
- Protein có chứa các nguyên tố C, H, O, N, S và một số các nguyên tố vi lượng khác như: P,
Zn, Fe…
- Protein có 4 mức cấu trúc khác nhau:
+ Bậc 1: là thành phần và trình tự sắp xếp các gốc acid amin trong 1 chuỗi polypeptid. Cấu trúc
bậc 1 là bản phiên dịch mã di truyền, cho biết quan hệ họ hàng và lịch sử tiến hóa của thế giới
sống.
+ Bậc 2: là sự sắp xếp thích hợp trong không gian của 1 chuỗi polypeptid tạo ra cấu trúc bậc 2.
Chủ yếu là 2 loại cấu trúc: xoắn α và nếp gấp β.
+ Bậc 3: là cấu trúc bậc 2 liên kết với nhau nhờ các cầu disulfide và liên kết Van der van của
gốc không cực, phản ánh sự sắp xếp trong không gian 3 chiều của tất cả các nguyên tử trong phân
tử protein.
+ Bậc 4: do 2 hay nhiều cấu trúc bậc 3 kết hợp: nhờ liên kết hydro, liên kết Van der van và liên
kết tĩnh điện.
1.1.3 Tính chất
Khối lượng và hình dạng
Khối lượng phân tử của protein rất lớn, thường lớn hơn 10.000dalton.
Hình dạng: hình sợi (keratin trong tóc, miozin trong cơ…), hình cầu (albumin, globulin trong
sữa…).
Tính lưỡng tính
Protein có tính lưỡng tính do có nhiều nhóm phân cực ở mạch bên.
+ Acid hóa protein bằng HCl thì tạo muối clorua.
+ Kiềm hóa protein bằng NaOH tạo muối Natri protein.
Tính hòa tan
Do phân tử protein chứa cả nhóm kỵ nước (gốc alkyl) và háo nước.
Tính hòa tan của protein phụ thuộc vào:
+ Nồng độ muối trung tính của dung dịch: nồng độ càng cao thì khả năng hòa tan càng giảm.
+ Nhiệt độ: trong khoảng nhiệt độ mà protein chưa bị biến tính (0 – 40
o
C) thì nhiệt độ càng cao
khả năng hòa tan càng cao.
1.2 Protein trong thực phẩm
1.2.1 Vai trò
− Protein là hợp phần chủ yếu quy định toàn bộ các đặc trưng của khẩu phần thức ăn.
− Là chất có khả năng tạo cấu trúc, hình khối, trạng thái cho các sản phẩm thực phẩm.
− Gián tiếp tạo ra chất lượng thực phẩm.
− Có khả năng tạo và cố định màu, mùi cho các sản phẩm thực phẩm.
1.2.2 Tính chất của protein trong thực phẩm
− Khả năng tạo gel: do các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không
gian có trật tự (giò, chả, bành mì…)
NHÓM TH: 7 Trang 6
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
− Khả năng tạo bột nhão: cố kết, dẻo và giữ khí tạo cấu trúc xốp (bánh mì).
− Khả năng tạo màng: tạo ra chủ yếu bằng liên kết hydro, có tính thuận nghịch.
− Khả năng nhũ hóa
− Khả năng tạo bọt
− Khả năng cố định mùi
1.3 Hệ thống protein trong sữa
Sữa có chứa hàng trăm loại protein nhưng hầu hết trong số này chỉ chiếm một lượng rất nhỏ.
Protein có thể được phân loại theo nhiều cách dựa vào tính chất hóa học hay vật lý, và chức
năng sinh học của chúng. Thông thường, người ta phân loại protein sữa thành casein, whey
protein và các protein thiểu số. Protein nằm ở bề mặt của giọt chất béo và các enzyme thì
thuộc vào nhóm protein thiểu số.
1.3.1 Whey protein
Whey protein là thuật ngữ được dùng như là một từ đồng nghĩa với protein huyết thanh của
sữa. Ngoài protein huyết thanh của sữa, whey protein còn chứa những đoạn của phân tử casein
bị tách rời trong quá trình đông tụ men dịch vị của sữa. Một số protein huyết thanh sữa tồn tại
với nồng độ thấp hơn trong sữa gốc. Điều này là do biến tính nhiệt trong quá trình thanh trùng
sữa trước khi làm phomat.
Whey protein chiếm gần 20% protein trong sữa. Chúng rất dễ hòa tan và có thể được xếp vào
chia thành các nhóm sau:
• α-lactalbumin
• β-lactoglobulin
• albumin huyết thanh
• Immunoglobulins
• Protein hỗn tạp và polypeptide
Whey protein nói chung và α -lactalbumin nói riêng có giá trị dinh dưỡng rất cao. Thành phần
amino acid của chúng rất gần với thành phần được xem là tối ưu sinh học. Những sản phẩm có
nguồn gốc whey protein được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực 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.
Casein
NHÓM TH: 7 Trang 7
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
Casein là tên của một nhóm protein chủ yếu trong sữa. 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
cho 1 lít sữa.
Casein được chia làm bốn nhóm phụ α -,α 2 -, β- và κ-casein. Cả bốn nhóm này đều rất không
đồng nhất và có chứa từ 2 – 8 các biến thể gen khác nhau. Những biến thể này khác nhau chỉ bởi
một số ít acid amin. Điểm chung giữa casein α- và β là các acid amin được este hóa thành acid
phosphoric. Acid phosphoric này 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
polymer 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.
Các micelle casein bao gồm một phức hợp các dưới-micelle, có đường kính từ 10 đến 15 nm (1
nm = 10
–9
m). Một micelle với kích thước trung bình có tới 400 đến 500 dưới-micelle và có thể có
kích thước lớn tới 0.4 micron (0.0004 mm).
NHÓM TH: 7 Trang 8
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
Hình 1 : Trên: Cấu tạo một micelle casein. Chú thích : A: dưới-micelle; B : chuỗi bề mặt; C:
Phosphat canxi; D: κ -casein; E: nhóm phosphat
Phosphat canxi và tương tác kỵ nước giữa các dưới-micelle đảm bảo cho tính bền vững của cấu
trúc micelle casein. Phần ưa nước của κ -casein có chứa nhóm carbohydrate, nhóm này đính ở bên
ngoài của các micelle phức hợp (B trong hình 1), tạo nên một “lớp tóc”, nhưng quan trọng hơn là
chúng giúp các micelle bền vững, chống lại sự kết tụ.
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.
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.
NHÓM TH: 7 Trang 9
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
Chất béo và các amino acid 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.
Enzym trong sữa
Các enzym trong sữa bắt nguồn hoặc từ sữa động vật mẹ hoặc từ 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
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
0
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
0
C hay không. Phương pháp này có tên gọi là Perosidase Storch.
Phosphatase
Phosphatase có khả năng phân cắt một số este phosphoric acid nhất định thành acid phosphoric
và rượu tương ứng. Người ta nhận biết sự hiện diện của phosphatase trong sữa bằng cách bổ sung
ester của phosphoric acid 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.
Lipase
Lipase có khả năng phân cắt chất béo thành glycerol và các acid béo tự do. Sự dư thừa các acid
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
NHÓM TH: 7 Trang 10
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
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 acid 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 acid béo tự do lập tức được hình
thành ngay. Các acid béo và một số sản phẩm khác từ phản ứng của enzym này gây mùi vị “ôi
thiu” cho sản phẩm.
CHƯƠNG 2. TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN TRONG CHẾ BIẾN CÁC SẢN
PHẢM TỪ SỮA
Tính chất chức năng của protein là tất cả những tính chất hóa lý đã góp phần tạo ra những
tính chất đặc trưng và mong muốn của sản phẩm. Tính chất chức năng của protein thực phẩm có
thể phân thành ba nhóm chính:
2.1. Các tính chất do tương tác giữa protein và nước
2.1.1. Khả năng hòa tan
Độ hòa tan của protein tăng khi nhiệt độ tăng từ 0 – 40, 50
0
C. Ở nhiệt độ cao hơn 40 -
50
0
C chuyển động nhiệt của các phân tử protein đủ lớn để phá hủy các liên kết vốn làm bền
cấu trúc bậc hai và bậc ba do đó protein bị tập hợp lại.
Độ hòa tan của đa số protein bị giảm một cách mạnh mẽ và không thuận nghịch trong
quá trình đun nóng. Tuy nhiên việc xử lý nhiệt đôi khi là cần thiết để đạt một số mục tiêu
khác ( như diệt vi sinh vật, khử các mùi xấu hoặc khử bớt nước…) mặc dù độ hòa tan của
protein tất yếu sẽ bị giảm.
Sự hấp thụ nước của một protein đôi khi có thể tốt hơn khi được làm biến tính và làm “
bất tan” đến một mức độ nhất định. Chẳng hạn , khả năng tạo bọt , tạo nhũ tương cũng liên
quan đến mức độ giãn mạch, mức độ tập hợp và mức độ “ bất tan” nhất định của protein.
Ngược lại, protein lactoserum và một số protein khác có độ hòa tan ban đầu khá cao để
chúng tạo nhũ tương, tạo bọt và tạo gel tốt, protein khuyết tán được nhanh chóng và hoàn
toàn do đó gel tạo ra sẽ có một kết cấu mịn và trơn. Độ hòa tan ban đầu cao cũng làm cho sự
khuyết tán của protein đến bề mặt liên pha không khí/ nước và dầu/ nước được dễ dàng do
đó làm cho hoạt động bề mặt của protein tốt hơn.
2.1.2. Khả năng tạo độ nhớt của protein
NHÓM TH: 7 Trang 11
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
Các protein hình cầu tan trong nước, thường có một độ nhớt nhất định để tạo ra được cảm
vị đặc trưng. Khi vật chịu tác dụng của ứng suất ngoài đủ lớn thì bị biến dạng dư. Đối với hệ
lỏng, keo, gel và dung dịch cao phân tử, thì biến dạng dư biểu hiện ở sự chảy.
Thường ở chế độ chảy lớp, trong thể tích pha lỏng có xuất hiện những lớp chảy song
song ứng với tốc độ chảy khác nhau. Tốc độ chảy khác nhau là do ma sát nội tại giữa các
lớp.
Dung dịch cao phân tử hoặc gel là những hệ sonvat hóa rất mạnh nên độ nhớt của chúng
lớn hơn của dung dịch khác rất nhiều.
Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của chất lỏng protein:
+ Đường kính bên trong của phân tử protein ( hoặc các tiểu phần) bị phân tán phụ thuộc vào
các thông số như:
Đặc tính bên trong của phân tử protein ( khối lượng, kích thước, thể tích, sự bất đối của
phân tử, độ dễ dàng của biến dạng: pH, nhiệt độ có thể làm biến đổi các đặc tính này do sự
giãn mạch của phân tử).
Các tương tác protein – protein quyết định kích thước của các tập hợp. Nói chung, các hợp
phần protein thường dùng ở nhiệt độ cao nên tương tác protein- protein sẽ chiếm ưu thế.
Các tương tác protein- dung môi sẽ ảnh hưởng đến sự trương nở, độ hòa tan và cầu hydrat
hóa thủy động bao quanh phân tử.
+ Độ nhớt đa phần chất lỏng protein đều tăng theo luật số mũ cùng với nồng độ protein là do
các tương tác protein- protein khi các tương tác protein –protein là vừa đủ ( như trong gel
protein ).
+ Các thay đổi pH, nhiệt độ, lực ion ( khi cho thêm Ca
2+
, các tác nhân oxi hóa…dẫn đến phá
hủy các liên kết hydro hoặc disulfua ) đều có thể làm thay đổi độ nhớt.
2.2. Các tính chất do tương tác giữa protein và protein: tạo gel, đông tụ ( được tìm hiểu ở
phần phô mai) …
+ Tính chất tạo gel của protein sữa:
Khả năng đông tụ của các mixen casein được khởi đầu bằng tác dụng proteolitic của
chimozin trên casein K nhưng nhất thiết phải có ion canxi và có một nhiệt độ cao hơn 15
0
C.
Axit hóa sữa ở pH đẳng điện của casein cũng làm cho sữa đông tụ. Khi pH > 6 các mixen
casein và các casenat rất bền với nhiệt, nhất là khi được gia nhiệt ở chính trong sữa thì phải
tới 20- 60 phút ở nhiệt độ 140
0
C mới làm chúng đông tụ được. Sở dĩ chúng có tính bền này
là do tỷ lệ có trật tự cấu trúc bậc hai hoặc bậc ba của casein rất thấp. Chỉ sau khi cô đặc tính
bền nhiệt này mới bị giãm xuống.
NHÓM TH: 7 Trang 12
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
Các protein lactoserum trong dung dịch khi có nồng độ trên 5% sẽ tạo gel tốt ở nhiệt độ 70 –
85
0
C. Các dịch đậm đặc protein lactoserum có hàm lượng lactoza và canxi thấp có bị biến
tính chút ít. Có nghĩa là chúng có độ hòa tan cao và có số nhóm – SH tự do cực đại thì tạo ra
gel rất giống gel từ lòng trắng trứng.
2.3. Các tính chất bề mặt: khả năng nhũ hóa, khả năng tạo bọt…
2.3.1. Khả năng nhũ hóa:
Nhũ tương là những hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn nhau mà một trong hai
có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, còn chất lỏng kia dưới dạng pha phân
tán liên tục. Phần lớn các nhũ tương thực phẩm đều là kiểu dầu trong nước ( D/ N ) hoặc ( N/
D ).
Việc thành thành các giọt nhũ tương sẽ đi đôi với việc tạo nên một bề mặt liên pha giữa
hai pha lỏng không trộn lẫn được. Bề mặt phân chia pha này sẽ tăng theo số mũ khi đường
kính của các giọt giảm ( với cùng một lượng pha bị phân tán ).
Các protein là những chất làm bền nhũ tương thực phẩm như các sản phẩm được chế biến
từ sữa do các hợp phần protein của chúng thường có tác dụng làm bền hệ thống keo này:
Màng của các cầu béo đóng vai trò là chất nhũ hóa thụ nhiên và bảo vệ các cầu béo chống
lại các hiện tượng hợp giọt. Màng này được cấu tạo từ các lớp triglixerit, phospholipit
lipoprotein không tan và protein hòa tan được hấp thụ kế tiếp nhau. Khi đồng hóa độ bền của
nhũ tương tăng lên do làm giảm kích thước của cầu béo và cũng do các siêu mixen casein
được tân tạo ra sẽ thay chỗ các imunoglobulin ( protein hòa tan ) và được hấp thụ vào trên
các cầu béo.
Các protein được hấp thụ vào bề mặt liên pha giữa các giọt dầu bị phân tán vào pha nước
liên tục, sẽ tạo ra những tính chất cơ lý như : độ dày, độ nhớt độ đàn hồi, độ cứng, có tác
dụng chống lại sự hợp giọt. Sự ion hóa các axit amin mạch bền của protein ( xảy ra tùy theo
pH ) cũng sẽ tạo ra lực đẩy tĩnh điện làm cho độ bền của nhũ tương tăng lên.
Protein là chất làm bền nhũ tương dầu/ nước có thể là do bản chất háo nước của nó, nên khi
được hấp thụ thì phần lớn nhất của phân tử sẽ nằm về phía “ nước “ của bề mặt liên pha.
- Tính chất bề mặt của protein trong sữa:
Các protein hình cầu có trong sữa, có một cấu trúc bền và một độ háo nước bề mặt cao như
protein lactoserum, chúng có thể bị giãn mạch khi được gia nhiệt thích hợp mà vẫn không
làm mất độ hòa tan. Các casenat là những chất nhũ hóa tốt nhất vì chúng có độ hòa tan cao,
có cấu trúc phân ly, có độ giãn mạch tự nhiên và có sự tách biệt các vùng rất háo nước và rất
ưu béo của chuỗi peptit. Các mixen casein cũng có những tính chất nhũ hóa tốt.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự nhũ hóa:
NHÓM TH: 7 Trang 13
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
Mối tương quan thuận giữa độ hòa tan của protein và khả năng nhũ hóa hoặc độ bền của
nhũ tương: các protein không hòa tan chỉ góp phần rất nhỏ vào quá trình nhũ hóa, các tiểu
phần protein rắn đóng vai trò là chất ổn định các nhũ tương đã đựợc tạo thành.
pH có ảnh hưởng đến tính chất nhũ hóa của protein: protein ở điểm đẳng điện ít hòa tan do
đó sẽ làm giãm khả năng làm bền nhũ tương của chúng. Protein ở trạng thái đó không thể
góp phần vào sự tích điện bề mặt của các giọt.
Sự gia nhiệt bình thường sẽ làm giãm độ nhớt và độ cứng của màng protein đã được hấp
thụ ở bề mặt liên pha do đó làm giãm độ bền của nhũ tương. Tuy nhiên, do khả năng tạo gel
của màng protein ở bề mặt liên pha làm cho nước được giữ tốt , làm tăng độ nhớt bề mặt và
độ cứng của nó, vì thế sẽ làm bền hệ nhũ tương.
Khi thêm chất hoạt động bề mặt có phân tử lượng thấp sẽ làm giảm độ cứng của màng
protein và làm giãm các lực đang liên kết giữ protein ở bề mặt liên pha.
Tốc độ khuyết tán của một số protein trong lòng pha nước đến bề mặt liên pha có thể bị
yếu đi là do nồng độ của chúng trong pha nước đã bị giãm thấp ( do protein bị hấp thụ vào
trên giọt dầu ). Vì vậy , để tạo được một màng có bề dày và có tính chất lưu biến mong muốn
thì nồng độ protein ban đầu phải cao. Thông thường trong thực tế, người ta thấy nồng độ
protein phải từ 0,5 – 5% để nồng độ của nó ở bề mặt liên pha có từ 0,5 – 20mg/m
2
.
2.3.2 Tính chất tạo bọt đặc trưng của protein trong sữa:
Sự hình thành bọt bao gồm sự khuyết tán các protein hòa tan đến bề mặt liên pha không
khí/ nước. Các phân tử mềm, dễ uốn, nghèo cấu trúc bậc hai và bậc ba như casein β sẽ có tác
dụng một cách hiệu quả như là một chất hoạt động bề mặt. Một sự giãn mạch thích hợp các
protein hình cầu bằng cách gia nhiệt vừa phải bằng các tác nhân biến tính ( như các chất khử
của các liên kết cầu disulfua ) làm cho chúng định hướng tốt bề mặt liên pha và sẽ làm tăng
khả năng tạo bọt của chúng, miễn là sự giãn mạch không kèm theo sự tập hợp hoặc sự tổn
thất độ hòa tan.
Để có độ bền bọt thì màng mỏng protein tạo thành xung quanh mỗi bọt khí phải dày, cố
kết, đàn hồi, liên tục và không thấm khí. Các protein hình cầu có khối lượng phân tử cao và
khó bị giãn mạch ở bề mặt sẽ tạo ra được những màng hấp thụ dày do đó làm cho bọt rất
bền.
Các protein trong sữa có khả năng tạo bọt tốt như: protein của lactoserum, các mixen
casein, casein β…
Casein β có cấu trúc ít trật tự ( có đuôi mềm dễ uốn ) nên làm giảm nhanh sức căng bề mặt
liên pha và làm cho bọt hình hình dễ dàng nhanh chóng.
Casein K tự giãn mạch một cách chậm chạp trong khi tạo bọt ( do có cầu disulfua giữa các
phân tử ) và tự trải ra ở bề mặt liên pha kém hơn casein β. Sự hình thành bọt chậm nhưng
màng mỏng protein hấp thụ lại dày và bền do đó bọt thu được khá bền.
NHÓM TH: 7 Trang 14
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
2.4. Cố định các chất thơm và giữ mùi cho sữa:
Trong môi trường nhiều nước hoặc các dung dịch thì khả năng cố định các hợp chất bay
hơi của các gốc axit amin có cực hoặc không cực thường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố:
Casein cố định các hợp chất cacbonyl, các rượu hoặc các este ở pH trung tính hoặc kiềm
tốt hơn ở pH axit.
Khi biến tính protein bởi nhiệt sẽ làm tăng sự cố định các hợp chất bay hơi.
Khi có mặt các lipit sẽ có tác dụng tốt đối với việc cố định và giữ các hợp chất bay hơi
chứa các nhóm cabonyl.
CHƯƠNG 3. PROTEIN TRONG CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA
3.1 SỮA CÔ ĐẶC CÓ ĐƯỜNG
3.1.1. Kỹ thuật bảo quản sữa ở nhiệt độ cao:
Sữa cô đặc có đường là sản phẩm của phương pháp vật lý ( phương pháp đun nóng ,làm khô
một phần và thêm đường) để bảo quản sữa. Việc cho thêm đường vào sữa trong quá trình cô đặc
cho phép bảo quản phẩm cuối cùng không cần tiệt trùng khi đóng sữa vào bao bì, đường trong
sữa tạo ra áp suất thẩm thấu rất cao làm ức chế sự phát triển của vi sinh vật.
Phương pháp sử dụng nhiệt độ cao được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới, tác động của
nhiệt độ cao cho phép tiêu diệt các loài vi sinh vật và chủ động điều khiển sự phát triển của
chúng khi cần thiết, kéo dài thời gian bảo quản.
Phương pháp làm nóng có thể làm tăng chất lượng ban đầu của sản phẩm.
Nhiệt độ sử dụng và thời gian đun nóng có ảnh hưởng sâu sắc đến cấu trúc của sữa thông
qua việc biến đổi các thành phần chính chiếm tỷ lệ cao trong sữa như: chất béo,các chất chứa
nitơ, đường lactoza, enzym, vitamin…
Bảng 1: Bảng thành phần của sữa cô đặc có đường (%)
Thành phần Sữa cô đặc có đường (%)
Chất béo 9 – 9,5
Chất khô ( trừ chất béo) trong sữa 22 - 23
Saccaroza 42 – 42,5
Nước 25 - 26
NHÓM TH: 7 Trang 15
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
3.1.2. Giới thiệu quy trình sản xuất sữa cô đặc có đường
Nguyên liệu:Nguyên liệu chính trong sản xuất sữa đặc có đường có thể là sữa tươi, sữa
bột.
+ Sữa bột
+ Đường tinh luyện
+ Bơ ( dầu )
+ Vitamin…
Quy trình sản xuất:
NHÓM TH: 7 Trang 16
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
NHÓM TH: 7 Trang 17
Dán nhãn
Vô trùng Sản
phẩm
Cô đặc
Bồn chứa bán thành phẩm
Rót
Ghép nắp
Tiệt trùng 300
0
C
t
0
= 48 - 21
0
C, P
ck
Dịch
lactoza
Nước gia nhiệt ở 42
0
C
Hòa tan đường, bơ
Hòa tan bột
Lọc
Thanh trùng
Đồng hóa
Làm nguội 48
0
C
Lon sữa
Sữa bột
Đừơng
Bơ hâm
nóng
t
0
=55
0
C, P = 23 -39 bar
t
0
=90- 92
0
C, 30s
Nắp
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
Thuyết minh sơ bộ quy trình:
- Trong quá trình cô đặc, lượng nước bốc hơi khoảng 45%.
- Sữa được tiêu chuẩn hóa nhằm đồng nhất hóa các thành phần chất khô với chất béo để ổn
định các thành phần trong sữa.
- Sau khi tiêu chuẩn hóa, ta sẽ tiên hành lọc loại bỏ cặn đường, bột , bơ không đều rồi đem
đi đồng hoá sữa. Mục đích của quá trình này nhằm ngăn ngừa chất béo tách khỏi cặn sữa,
tránh làm cho thành phần protein bị đông tụ trong quá trình tàng trữ làm ảnh hưởng đến
cấu trúc và độ nhớt của sữa. Bên cạnh đó, nó còn có tác dụng tăng cường khả năng hấp
thụ của sữa trong cơ thể.
- Tiến hành thanh trùng ở nhiệt độ cao 90- 92
0
C trong 30s nhằm tiêu diệt vi sinh vật và
enzym Diastaza có trong sữa ban đầu. Mặt khác, nó còn giúp tránh hiện tượng sữa bị đặc
thành khối không đều sau khi vô hộp, ổn định thể tương vốn có của chất béo trong dịch
sữa.
- Sau đó, sữa sẽ được chuyển vào bồn chứa bán thành phẩm kín, tại đây sữa sẽ được làm
lạnh nhanh ở 7 -8
0
C để tránh nhiễm vi sinh vật và tăng quá trình oxy hóa.Tuy làm lạnh
nhanh sữa, song cũng không xảy ra hiện tượng kết tinh đường lactoza bởi hàm lượng
nước trong sữa còn cao.
- Sữa được rót tự động vào bao bì có dạng hình trụ và được gắn nắp kín nhờ mối ghép
cuộn. Sau đó, sữa hộp được đem đi dán nhãn và qua thiết bị vô trùng và cho ra sản phẩm
sữa đặc có đừơng.
- Sữa được bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát ở nhiệt độ lạnh 10
0
C.
3.1.3. Tác động của nhiệt độ cao đến những biến đổi tính chất của protein trong chế biến
sữa đặc có đường:
- Ở nhiệt độ cao,các protein hòa tan đều bị biến tính một chiều ( biến tính không thuận
nghịch). Bắt đầu từ nhiệt độ khoảng 60
0
C trong vài phút, các imunoglobulin là chất nhạy cảm
với nhiệt độ nhất ( 89% bị biến tính ở nhiệt độ 70
0
C trong 30 phút) sau đó đến β- lactoglobulin
( 32%) và cuối cùng là α- lactalbumin (6%).Protein bị biến tính tạo thành các kết tủa, làm giảm
độ nhớt và tính keo của sản phẩm. Khi bảo quản ở nhiệt độ cao và trong thời gian dài, protein sẽ
bị biến tính nhưng không đông vón lại mà chỉ bị già cỗi, tính háo nước và trương nở của chúng
bị giảm.
- Bắt đầu từ 80
0
C, protein trong dung dịch sẽ tự trùng hợp và có thể tạo ra gel. Các nhóm tiol
tự do, vốn ban đầu được ẩn giấu ở trong lòng phân tử sẽ xuất hiện khi cấu trúc cầu bị giãn
mạch , sẽ tương tác với các tiol khác hoặc với các cầu dísulfua trong cùng một phân tử hoặc
giữa các phân tử. Khi đó sẽ tạo ra các phức hợp giữa các protein hòa tan đã bị biến tính và các
hợp phần chứa lưu huỳnh của mixen ( casein K, casein αs
2
).
NHÓM TH: 7 Trang 18
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
- Mặt khác, sự đốt nóng làm giải phóng các gốc –SH tự do từ các axit amin chứa lưu huỳnh
như cystin và cystein vốn là các cấu tử chính cấu thành các protit hòa tan trong sữa. Sự giải
phóng các gốc tự do –SH thường song hành với sự biến chất các chất này. Sự giải phóng các gốc
tự do có liên quan đến các hợp phần chứa lưu huỳnh và đến các chất khử có thể oxi hóa bởi oxi
không khí.
+ Gốc tự do –SH là nguyên nhân hình thành vị da trong sữa đun nóng. Sự có mặt của các
nhóm – SH trong sữa đun nóng sẽ làm thay đổi điện thế oxi hóa- khử có tác dụng làm rối
loạn sự phát triển của vi sinh vật, nhất là đối với các vi khuẩn.
+ Hơn nữa, sự có mặt của các chất khử trong sữa có vai trò bảo vệ các chất béo chống lại sự
oxi hóa.
- Ở nhiệt độ nhỏ hơn 100
0
C , cazein nguyên thể không bị biến tính ( vì nghèo cấu trúc bậc
hai và bậc ba nên cazein không bị biến tính một cách thực thụ mà vẫn ở dạng hòa tan khi
nhiệt độ cao ). Tuy nhiên bắt đầu từ nhiệt độ 110
0
C sẽ xảy ra các phản ứng thủy phân để giải
phóng ra phospho và nitơ phi protein . Phospho bị giải phóng tức là khả năng cố định canxi
bị giảm. Ở nhiệt độ 120 - 130
0
C trong nhiều giờ có thể gây ra sự hư hỏng đáng kể thành
phần cazein.
- Ngược lại, do cấu trúc phức tạp của canxi phosphocazeinat nên có sự biến tính khi nhiệt
độ vượt quá 75 - 80
0
C .
- Khi nhiệt độ trên 100
0
C thì phần lớn các protein của lactoreum có thể ở trạng thái liên kết
với các mixen casein. Bề mặt của các mixen này bị biến đổi làm cho chúng bền đối với
proteaza ( đặc biệt là với chimozin). Phức hợp β- lactoglobulin – casein K được tạo thành
có tác dụng làm bền các protein của sữa đối với sự thanh trùng ở 120 -140
0
C sau này
cũng như đối với tác dụng đông tụ của casein.
- Ở nhiệt độ từ 110 -120
0
C độ bền của protein sữa phụ thuộc rất mạnh vào pH. Trong quá
trình gia nhiệt pH bị giảm ( do tạo ra các axit hữu cơ từ lactoza và từ phản ứng thủy phân
phosphate hữu cơ của casein ) làm cho sữa nhạy cảm hơn với đông tụ nhiệt.
Việc đun nóng gây tác động đến sự cân bằng vốn được hình thành giữa các mixen
phosphocazein và các muối khoáng hòa tan được. Đặc biệt, hàm lượng muối canxi hòa tan
có trong sữa bị giãm trong quá trình chuyển hóa do một phần các muối hòa tan được chuyển
thành canxi phosphat không hòa tan. Chính chúng cũng hình thành nên các muối liên kết
phức tạp giữa cazein và β- lactoglobulin.
- Việc đun nóng ở nhiệt độ cao dễ dàng dẫn đến sự sẫm màu của sữa: do các axit amin tự
do phản ứng với đường lactoza tạo ra màu nâu cho sản phẩm ( thường xảy ra khi nhiệt độ
đun nóng vượt quá 80
0
C). Sự xuất hiện các chất màu melanoidin này thường kèm theo
làm tăng độ pH của môi trường, cũng như làm tăng mùi cháy cho sản phẩm. Các biến đổi
này làm giảm giá trị thực phẩm của sữa bởi một số axit amin cần thiết ( đặc biệt là lyzin)
NHÓM TH: 7 Trang 19
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
tham gia vào phức chất giữa lactoza- protein, mà phức chất này không có một loại enzym
tiêu hóa nào có thể phân tách ra được.
- Nồng độ chất khô của sữa cũng có ảnh hưởng đến độ bền nhiệt. Khi nồng độ tăng sẽ làm
giảm đáng kể độ bền nhiệt của sữa và cũng làm tăng nguy cơ tạo gel trong quá trình bảo
quản.
3.2. KEM ĐÁ
Kem đá được làm từ các nguyên liệu: đường, nước, sữa, kem, chất thơm (từ quả, nước
quả hoặc từ chất thơm tự nhiên: socola, cà phê, vani,…) và một lượng chất làm bền không quá
1% ( có thể gelatin thực phẩm, lòng trắng trứng, thạch, pectin hoặc alginat kiềm nghĩa là những
chất keo háo nước).
Các sản phẩm thực phẩm ít khi chứa một chất mà thường là tổ
hợp nhiều thành phần. Mỗi hợp phần khi đã hòa vào thực phẩm,
trước hết phải có những giá trị dinh dưỡng nhất định, thể hiện ở chỗ:
hợp phần đó hoặc là chất làm vật liệu cần thiết để xây dựng và đổi
mới tế bào, hoặc là chất để làm nguồn hóa năng cung cấp cho các
hoạt động sống của cơ thể, hoặc là chất tham gia bảo vệ, kiểm tra và
điều hòa sự trao đổi chất và những hoạt động của enzim trong cơ
thể. Các quá trình công nghệ cũng như bảo quản sản phẩm thực phẩm đều nhằm giữ cho giá trị
này được toàn vẹn hoặc chỉ bị thay đổi chút ít.
Ngoài tính chất dinh dưỡng, mỗi hợp phần thực phẩm còn có những khả năng và tác
dụng nhất định, có quan hệ đến việc tạo ra kết cấu, hình thù, trạng thái cũng như chất lượng của
sản phẩm thực phẩm. Người ta thường gọi khả năng này là tính chất chức năng. Tính chất này
có ảnh hưởng đến tính hữu ích của một hợp phần trong thực phẩm và nó chỉ được thể hiện ra
trong những điều kiện gia công kỹ thuật nhất định và trong từng sản phẩm nhất định. Nó đem lại
cho nhiều sản phẩm thực phẩm những kết cấu đẹp, sự hài hòa, tính hấp dẫn và chất lượng cảm
quan cao.
Tính chất chức năng của protein là tất cả những tính chất hóa lý đã góp phần tạo ra những
tính chất đặc trưng và mong muốn của sản phẩm thực phẩm. trong mỗi thực phẩm có thể có sự
NHÓM TH: 7 Trang 20
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
can dự của nhiều tính chất chức năng. Trong sản phẩm kem đá có sự thể hiện của các tính chất
chức năng của protein: tạo nhũ tương, giữ được chất béo, tạo độ nhớt, tạo bọt, tạo gel đông tụ.
Tính chất tạo nhũ tương của protein trong kem đá:
Các nhũ tương là những hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn nhau mà một trong
hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, còn chất lỏng kia dưới dạng pha phân
tán liên tục. Phần lớn các nhũ tương thực phẩm đều là kiểu dầu trong nước hoặc nước trong
dầu.Ở đây, sản phẩm kem đá thì kiểu nhũ tương là kiểu dầu trong nước. Dầu là những giọt béo
của sữa còn nước là dung dịch nước.
Khi cho các nguyên liệu nước, đường, sữa, kem vào với nhau và đánh lên ( đồng hóa) thì
lúc này protein thể hiện khả năng nhũ hóa. Khi đồng hóa các chất lỏng bị phân tán và hình thành
các giọt hình cầu có kích thước đồng đều và tiếp xúc sít với nhau tạo nên một bề mặt liên pha,
lúc này sẽ hình thành các giọt nhũ tương. Và độ bền của nhũ tương càng tăng khi càng đồng hóa
thì sẽ làm giảm kích thước của cầu béo và cũng do các siêu mixen casein được tân tạo ra sẽ thay
chỗ các immunoglobulin và được hấp thụ vào trên các cầu béo.
Khi gia nhiệt ( thanh trùng ở 85
o
C) sẽ làm giảm độ nhớt và độ cứng của màng protein đã
được hấp phụ ở bề mặt liện pha, do đó làm giảm độ bền của nhũ tương. Nhưng do khả năng tạo
gel của một màng protein ở bề mặt liên pha làm cho nước được giữ tốt, lại làm tăng độ nhớt bề
mặt và độ cứng của nó, vì thế sẽ làm bền nhũ tương. Tuy nhiên độ bền của nhũ tương cũng có
sự suy giảm vì có 3 hiện tượng khử bun sau:
- Sự nổi lên hoặc sự lắng xuống của các giọt. Sự lắng xuống sẽ càng chậm khi kích
thước các giọt càng nhỏ.
- Sự kết tụ của giọt do sự giảm đột xuất các diện tích nên kéo theo làm giảm các lực đẩy
tĩnh điện giữa các giọt, thường xảy ra khi thay đổi pH hoặc lực ion. Sự kết tụ làm tăng kích
thước bề ngoài của các giọt do đó làm tăng tốc độ phân lớp.
- Sự hợp giọt một cách tự phát sẽ làm tăng dần kích thước của các giọt và cuối cùng dẫn
đến phân chia hai pha thành hai lớp ngăn cách nhau bằng một bề mặt phân chia phẳng và diện
NHÓM TH: 7 Trang 21
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
tích sẽ cực tiểu. Sự sa lắng, sự kết tụ và các va chạm do chuyển động Brown, hoặc chuyển động
khuấy khác sẽ làm cho các giọt gần lại nhau và thường đến trước sự hợp giọt.
Vì vậy, để làm bền các nhũ tương trong kem đá ta tăng cường đồng hóa, lúc này các cầu
béo của sữa khi đi qua lỗ hẹp dưới áp suất lớn 150-250kg/cm
2
sẽ bị giảm kích thước đi 1/5 và có
một lượng thích hợp các tác nhân hoạt động bề mặt.
Tính chất tạo gel, đông tụ của protein trong kem đá:
Các phân tử tập hợp không trật tự xảy ra do biến tính và các phản ứng tập hợp xảy ra do
tương tác protein – protein chiếm ưu thế so với tương tác protein – dung môi sẽ dẫn đến tạo
thành một khối lớn và thô, gọi là sự đông tụ.
Khi các phân tử protein bị biến tính tập hợp lại thành một mạng lưới không gian có trật tự
gọi là sự tạo gel. Khả năng tạo gel là một tính chất chức năng rất quan trọng của nhiều hệ thống
protein và đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo cấu trúc, hình thái, do đó cũng là cơ sở để chế tạo
ra nhiều sản phẩm thực phẩm. Sự tạo gel không những do tương tác protein – protein mà còn do
tương tác protein – nước.
Khi chúng ta trộn và gia nhiệt ở 85
o
C ( thanh trùng ) sẽ tạo điều kiện cho protein thể hiện
tính chất tạo gel. Lúc này protein β-lactoglobulin bị biến tính các cấu trúc bậc cao bị phá hủy,
liên kết giữa các phân tử bị giãn ra, các nhóm tiol tự do trước ẩn ở phía trong thì bây giờ xuất
hiện ra ngoài sẽ tương tác với các nhóm tiol khác hoặc với các cầu disulfua trong cùng một phân
tử hoặc giữa các phân tử. Khi đó sẽ tạo ra phức hợp giữa các protein hòa tan đã bị biến tính và
các hợp phần chứa S của mixen ( casein K, casein α
S2
).
Các mạch polypeptide bị duỗi ra, gần nhau, tiếp xúc với nhau và liên kết lại với nhau
thành mạng lưới không gian ba chiều mà mỗi vị trí tiếp xúc của mạch là một nút. Các phần còn
lại hình thành mạng lưới không gian vô định hình, rắn, trong đó có chứa đầy pha phân tán là
nước. Đồng thời khi tăng nhiệt độ làm cho các tương tác giữa các nhóm ưa béo được tăng
cường. Các nhóm này gần nhau, tương tác với nhau hình thành ra liên kết ưa béo, lúc này các
phân tử nước bao quanh chúng bị đẩy ra và chúng có khuynh hướng tụ lại, làm các mạch
polypeptide sít lại với nhau hơn do đó làm cho khối gel cứng hơn.
NHÓM TH: 7 Trang 22
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
Khả năng tạo gel của protein chẳng những được sử dụng để tạo độ cứng, độ đàn hồi cho
một số thực phẩm mà còn để cải biến khả năng hấp thụ nước, tạo độ dày, tạo lực liên kết ( bám
dính ) giữa các tiểu phần cũng như để làm bền các nhũ tương và bọt. Khi nồng đô protein tăng
thì khả năng gel hóa tăng vì số những vị trí tiếp xúc để tạo ra mạng lưới tăng lên. Nồng độ
protein càng lớn thì các hạt tiếp xúc trực tiếp không qua một lớp nào của môi trường phân tán và
khối gel càng có tính chất của gel khô. Tham gia tạo ra các nút lưới trong gel cũng có thể do các
liên kết tĩnh điện, liên kết cầu nối giữa các nhóm tích điện ngược dấu hoặc do liên kết giữa các
nhóm tích điện cùng dấu qua các ion đa hóa trị. Các mắt lưới còn có thể do các liên kết disulfua
tạo nên.
Tính chất tạo bọt của protein trong kem đá:
Các bọt thực phẩm là những hệ phân tán của các bọt khí trong một pha liên tục là lỏng
hoặc bán rắn có chứa một chất hoạt động bề mặt hòa tan. Trong nhiều trường hợp khí là không
khí và pha liên tục là một dung dịch hoặc một huyền phù nước có chứa protein.
Bọt trong sản phẩm kem đá,là một hệ thống keo rất phức tạp, thường chứa một nhũ tương
( hoặc huyền phù của các cầu béo), một huyền phù các tinh thể đá phân tán, một gel polysacarit,
một dung dịch đường và protein đậm đặc và các bọt không khí.
Trong sữa có các protein : lactoserum, các mixen casein, casein β có khả năng tạo bọt rất
tốt. Casein β có cấu trúc ít trật tự ( có đuôi mềm dễ uốn ) nên làm giảm nhanh sức căn bề mặt
liên pha và làm cho bọt hình thành dễ dàng nhanh chóng. Casein K tự giãn mạch một cách chậm
chạp trong khi tạo bọt ( do có cầu disulfua giữa các phân tử ) và tự trải ra ở bề mặt liên pha kém
hơn casein β. Sự hình thành bọt chậm nhưng màng mỏng protein hấp thụ lại dày và bền do đó
bọt thu được khá bền.
Bên cạnh đó còn có những hiện tượng làm ảnh hưởng tới độ bền của bọt:
- Sự rút chất lỏng ( hay sự chảy chất lỏng ) của vách do trọng lực, do hiệu số áp suất và
do sự bốc hơi. Hiện tượng rút chất lỏng sẽ bị giảm khi pha lỏng khá nhớt và khi độ nhớt bề mặt
của màng mỏng protein được hấp thụ là rất cao.
NHÓM TH: 7 Trang 23
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
- Sự khuếch tán khí từ các bóng bọt nhỏ sang các bóng bọt lớn là do có khí hòa tan
trong pha nước.
- Sự phá hủy của vách lỏng ngăn cách các bóng bọt do đó xảy ra hiện tượng hợp bọt làm
tăng kích thước của các bọt rồi dẫn đến nổ vỡ bọt. Nếu các màng mỏng protein được hấp thụ có
độ dày và đàn hồi thì sẽ chịu được sự phá hủy.
Trong sản phẩm kem đá khi cho các nguyên liệu vào với nhau và trộn đều sau đó thanh
trùng trong 25-30 phút ở nhiệt độ 65-85
o
C, để vài giờ ở nhiệt độ 4
o
C. Khi đó chất béo đóng rắn
làm cho kem có kết cấu khô, tác nhân làm bền sẽ tạo gel với pha nước làm tăng độ nhớt của hỗn
hợp, do đó sẽ ngăn cản hoặc làm giảm sự tạo ra các tinh thể đường và tinh thể đá. Đánh khuấy
thêm để tránh tạo ra tinh thể đá to. Làm lạnh nhanh đến nhiệt độ -6
o
C. Đánh khuấy với không
khí để tạo bọt, để tạo độ giãn nở và tăng thể tích, sau đó để kem ở nhiệt độ không quá -18
o
C.
Trong trường hợp này, bọt bền là do màng protein tạo gel và đông lại.
Hiện tượng kem bị vỡ rất nhanh khi tan chảy là do màng protein bao quanh mỗi bọt khí
quá mềm nên không khí từ các bọt thoát ra.
Tính chất tạo độ nhớt của protein trong kem đá:
Trong sữa có chứa protein hòa tan là: β-lactoglobulin và α-lactalbumin, immunoglobulin,
các chất này đã tạo nên độ nhớt đặc trưng cho sản phẩm kem đá. Tính chất này do tương tác
giữa protein và nước. Khi bị đồng hóa các chất này bị biến dạng dư biểu hiện ở sự chảy. ở chế
độ chảy lớp, trong thể tích pha lỏng có xuất hiện những lớp chảy song song ứng với tốc độ chảy
khác nhau. Lớp ứng với tốc độ chảy lớn nhất là vùng chịu ứng suất lớn hoặc ở chính giữa ống
chảy.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của protein:
- Khi đồng hóa sẽ làm cho kích thước các phân tử protein bị nhỏ lại làm tăng độ nhớt
của sản phẩm.
- Khi tiến hành gia nhiệt sẽ làm phá hủy các liên kết disulfua dẫn đến thay đổi độ nhớt
của sản phẩm ( giảm độ nhớt).
NHÓM TH: 7 Trang 24
Hệ Thống Protein Trong Sữa GVHD: NGUYỂN THỊ MAI HƯƠNG
Độ nhớt của đa phần chất lỏng protein đều tăng theo luật số mũ cùng với nồng độ protein
là do các tương tác protein – protein. Khi các tương tác protein – protein là vừa đủ thì sẽ làm
cho protein có tính nhớt – dẻo và chất lỏng protein chỉ chảy khi lực cắt đạt đến một giới hạn nào
đó gây phá hủy nhiều tương tác này.
3.2. PHÔ MAI
Phô mai là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được sản xuất sữa. Bằng cách ta tiến hành đông tụ
casein trong sữa sau đó tách khối đông tụ thì phô mai dường như đã thành phẩm.
3.3.1. Nguyên liệu
Ta có thể sản xuất phô mai từ sữa bò, sữa dê hoặc sữa cừu dưới dạng sữa tươi, sữa đã tách một
phần béo hoặc sữa gầy.
Trong sản xuất phô mai yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng sữa rất nghiêm ngặt. Sữa phải được thu
nhận từ những động vật khỏe mạnh, không chứa kháng sinh và bacteriophage, không bị nhiễm
bẩn các chất tẩy rửa, chất sát trùng…
Chỉ tiêu vi sinh của sữa cũng được quan tâm đặc biệt là vi khuẩn sinh bào tử (giống
Clostridium) và VSV ưu lạnh (giống Pseudomonas). Các VSV trên khó tiêu diệt và ảnh hưởng
rất lớn đến cấu trúc, mùi vị cho sản phẩm.
Sữa được xem là hệ nhũ tương dầu trong nước. Các hạt cầu béo được bao bọc bởi một lớp màng
lipo-protein tích điện âm. Các màng này có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa.
Hàm lượng protein-casein trong sữa cũng là một chỉ tiêu hóa lý quan trọng. Sữa nguyên liệu có
hàm lượng casein cao thì hiệu suất thu hồi phô mai cao.
Đông tụ casein trong sữa là quá trình chuyển casein từ trạng thái keo sang khối đông với cấu
trúc gel. Đây là một trong những quá trình quan trọng nhất trong quy trình công nghệ sản xuất
phô mai.
3.3.2. Hai phương pháp thường sữ dụng kết hợp để đông tụ casein trong sữa
- Chỉnh pH sữa về điểm đẳng điện của casein: Bằng cách lên men lactic nhằm đưa pH môi
trường về giá trị đẳng điện của casein (pH=4.6). Khi đó các hạt protein trung hòa điện
tích sẽ không đẩy nhau và do vậy dễ dàng bị kết tủa bởi tác động của liên kết kỵ nước.
NHÓM TH: 7 Trang 25
