CÔNG NGHỆ ENZYME TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SỮA VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA

Khoa Công nghệ sinh học – Thực Phẩm – Môi
Trường

BÀI TIỂU LUẬN

CÔNG NGHỆ ENZYME TRONG
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SỮA
VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA
Thành viên
Nguyễn Thị Thanh Nhi

1311110637

13DTP05

Nguyễn Hoàng Phi Long

1311110517

13DTP06

Đinh Thế Huy

1311110417

13DTP05

Nguyễn Bảo Nhi

1311110633

13DTP05
Bùi Quốc Công

1311110208

1

13DTP06


TP.HCM, ngày 6 tháng 4 năm 2015

Mục lục
LỜI MỞ ĐẦU …………………………………………………..…………………… 2
A-TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THÀNH PHẦN CỦA SỮA........................................... ...3
I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ....................................................................................................................3
II. THÀNH PHẦN CỦA SỮA ........................................................................................................3
1- Dinh dưỡng.................................................................................................................................3
2- Enzyme.......................................................................................................................................9
a- Enzyme oxy hóa sinh học ................................................................................................9
b- Enzyme thủy phân ……………………………………….....................................................................…..10
3-Vi sinh vật trong sữa và vai trò của nó................................................................................…..11
a- Nấm mốc.....................................................................................................................................11
b- Nấm men ………………………………………………….........................................................................................…..12
c- Vi kuẩn……………………………………………...........................................................................................…………..12
B- TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME LÊN CÁC THÀNH PHẦN CỦA
SỮA & CÁC CÁCH BẢO QUẢN SỮA………………………………………………….….……………..................14
I. TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME LÊN CÁC THÀNH PHẦN
CỦA SỮA ………………………....................................................................................………………………………………14
1-Thủy phân chất béo.................................................................................................................14

2- Thủy phân protein...................................................................................................................16
3- Các biến đổi hóa học và hóa sinh khác liên quan đến sự trao đổi chất của hệ vi sinh v ật
trong sữa ...........................................................................................................................................16
II. CÁC CÁCH BẢO QUẢN……………………......................................................................………………………17
1- Bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp................................................................................................18
2- Bảo quản sữa ở nhiệt dộ cao..................................................................................................19
2.1- Thanh trùng sữa..............................................................................................................22
2.2- Tiệt trùng sữa..................................................................................................................23
3-Bảo quản sữa bằng phương pháp hóa học..............................................................................24
C-KIỂM TRA CHẤT LƯNG SỮA………………………………….…..........................................…………………...25
D-ENZYME ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT PHOMAT…….........................................….…….28
I. Giới thiệu chung..........................................................................................................................28
II. Phân lọai sản phẩm phomat.......................................................................................................29
III. Nguyên liệu sản xuất phomat....................................................................................................31
IV. Quy trình sản xuất phomat.........................................................................................................32
V. Sự thay đổi thành phần sữa trong sản xuất phomat..................................................................43
2


VI. Sản phẩm còn lại sau khi tách khối đông tụ .............................................................................50
VII. Các enzyne sử dụng trong đông tụ sữa.....................................................................................52
VIII. CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG Q TRÌNH SẢN SUẤT……………………………..54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………………………....62

3


Lời mở đầu
Mỗi chúng ta ai cũng không còn xa lạ với “ sữa”. Đặc biệt là những bà mẹ
có con nhỏ. Sữa và các sản phẩm từ sữa đang dần dần trở thành nguồn dinh

dưỡng thiết yếu cho sự phát triển một cách hoàn thiện của trẻ nhỏ. Không
những thế sữa còn mang lại nguồn dinh d ưỡng hổ trợ cho sự hồi phục
sức khỏe của những người mới bệnh dậy hay những người cao tuổi.
Sữa là một loại thực phẩm có giá trị dinh d ưỡng cao. Trong sữa có đầy đủ
các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ được cơ thể hấp thụ. Ngoài các thành
phần chính là protein, lactose, lipit, muối khoáng còn có tất c ả các lo ại
vitamin chủ yếu, các enzyme, các nguyên tố vi lượng không thay thế.
Protein của sữa rất đặc biệt, chứa nhiều và hài hòa các acid amin cần thiết
cơ thể người sự dụng protein sữa để tạo thành hemoglobin dễ dàng hơn
bất cứ protein của thành phẩm nào khác.
Từ sữa người ta có thể sản xuất ra nhiều loại thực phẩm khác nhau: sữa
thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa cô đặc, sữa bột, lên men yaourt, kefir, phô
mai, bơ, kem. Trong đó phô mai là một sản phẩm đạt giá trị dinh dưỡng cao
nhất và được các nước NaUy, Hà lan.
Chính vì những lợi ích mà sữa mang lại cho chúng ta, hôm nay chúng ta s ẽ
cùng tìm hiểu một vài điều cơ bản về sữa, các cách bảo quản sữa tr ước khi
chế biến, cách xác định chất lượng sữa và các sản phẩm từ sữa.

4


A - TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THÀNH PHẦN CỦA SỮA [2]
I-TÍNH CHẤT VẬT LÝ :
Sữa là một chất lỏng máu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so
với nước, có vò đường nhẹ và có mùi ít rõ nét. Sữa thường có những
tính chất sau :
Mật độ quang ở 15 oC
Tỷ nhiệt
Điểm đông
pH

Độ axit( oD)
Chỉ số khúc xạ ở 20 oC

1,030 – 1,034
0,93
-0,55 oC
6,5 – 6,6
16 -18
1,35

II- THÀNH PHẦN CỦA SỮA :
1. DINH DƯỢNG:

Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm :
nước(khỏang 90%), protein, chất béo,đường lactose,các vitamin (A,
D, E, B1, B2, B6, B12), các hormon, các chất khóang…Tuy nhiên
hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khỏang
rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng động vật, tình trạng
sinh lý của từng con vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia
súc,chế độ cho ăn, thời tiết …)

5


a) Nước:

a) H2O

Trong sữa có 2 dạng : nước tự do và nước liên kết
Nước tự do chiếm 96 – 97 % tổng lượng nước. Có thể tách ra

được trong quá trình cô đặc hoặc sấy. Trong quá trình bảo quản các
sản phẩm sữa, nước tự do có thể bốc hơi hoặc bò ngưng tụ trên bề
mặt sản phẩm.
Nước liên kết chiếm khỏang 3-4%. Hàm lượng nước phụ thuộc
vào các thành phần trong hệ keo : protein, phosphatit, polysaccharid,
… Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như : -NH2, -COOH,
-OH, =NH, -CO – NH, …Tùy mỗi lọai sữa mà hàm lượng nước liên
kết có trong sản phẩm khác nhau.
b) Đường lactose:

Đường lactose trong sữa có hàm lượng trung bình 50g/l,là một
disaccharride do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên
kết với nhau tạo thành. Tồn tại dưới hai dạng α- và β- lactose:
-Dạng α-lactose monohydrate C12H22O11. H2O (phân tử α-lactose
ngâm một phân tử nước)
-Dạngβ- lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử β- lactose khan).
Khi bò thủy phân lactose cho ra một phân tử đường glucose và một
phân tử đường galactosetheo phương trình tổng quát:
C12H22O11 + H2O

C6H12O 6 + C6H12O 6

Đường lactose của sữa rất nhạy cảm bởi nhiệt. Giữa 110-130 oC
xảy ra dạng mật nướccủa tinh thể đường. Trên 150 oC ta nhân được
màu vàng và ở 170 oC có máu nâu đậm hình thành bởi quá trình
carame hóa.
Đường lactose còn có thể len men dưới tác dụng của vi sinh vật
tạo ra các sản phẩm khác nhau có lợi nhưng đôi khi có hại.
6

c) Protein:

Protein trong sữa bao gồm nhiều lọai : α-lactalbulin, βlactoglobulin, proteose-peptone, Serum-albuminm, Imunoglobulin.
Trong đó thành phần chiếm tỉ lệ cao nhất, là thành tố quan trọng
nhất của protit có trong sữa là casein.
Casein trong sữa chúng tồn tại dưới dạng mixen(pH 4,6). Mỗi
mixen chứa khỏang 65% nước, phần còn lại là các lọai casein và
khóang(Ca,Mg,P và Citrate). Các mixen này không đồng nhất với
nhau nên được phân chia thành 4 thành phần khác biệt nhau α-,β-,γva øκ - casein:
α- casein: 60% casein tồn phần
β- casein: 30% casein tồn phần
γ- casein: 4-8% casein tồn phần
κ- casein: 2-6% casein tồn phần
αs1- casein: do sự phân bố điện tích và các phần ưa béo không
đồng đều trên phân tử protein nên một đầu mạch αs1- casein tích
điện và có tính ưa nước, còn đầu mạch kia có tính kỵ nước. Phân tử
αs1- casein có cấu trúc lá xếp và vòng cung β.
αs2- casein: có tính ưa nước cao nhất trong các lọai casein do
phân tử của nó chứa nhiều nhóm phosphoryl và gốc cation.
β- casein:có tính ưa béo cao nhất. Phân tử β- casein gồm 10% cấu
trúc xoắn α, 13% cấu trúc lá xếp β và 77% cấu trúc không trật tự.
κ- casein:chỉ chứa một gốc phosphoryl. Tương tự như β- casein,
κ- casein có tính lưỡng cực. Đầu amino của phân tử protein thì ưa
béo còn đầu carboxyl, nơi liên kết với nhóm glucid (gồm
galactose,N-acetylglucosamin và N- acetylneuraminic) lại ưa nước,
κ- casein gồm 23% vùng xoắn α, 31% vùng lá xếp β và 24% vùng
vòng cung β.
7

γ- casein: γ1, γ2 và γ3- casein là những sản phấm của quá trình
thủy phân β- casein bới plasmine từ trong máu động vật.
d) Chất béo:

Đặc điểm của chất béo có trong sữa
Chất béo của sữa có 2 lọai :
-

Chất béo đơn giản(glyxerit và sterit) có hàm lượng 35-45g/l gồm
acid béo no và không no: acid oleic(C18 không no),acid
palmitic(C16 không no), acid stearic (C18 không no). Có công
thức
tổng
quát:

- Chất béo phức tạp trong sữa thường có chứa một ít P, N, S trong
phân tử. Tên gọi chung là phosphoaninolipid, đại diện là lexitin và
xephalin.
Gồm 2 nhóm chính:
+ Nhóm 1: hợp chất với glyxerol
Có acid phosphoric trong phân tử

8


+ Nhóm 2: hôïp chaát vôùi glyxerol

9

Đặc tính hoá lýù của chất keo:
Mật độ quang ở 15oC
Điểm nóng cháy
Điểm hóa rắn
Chỉ số iot
Chỉ số xà phòng hóa
Chỉ số acid bay hơi không hòa
tan
Chỉ số acid bay hơi hòa tan được
Chỉ số khúc xạ

0,91-0,95
31-36 oC
25-30 oC
25-45
218-235
1,5-3
26-30
1,453-1,462

Cấu trúc của chất béo có trong sữa
Chất béo có trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt hình
cầu (tiểu cấu) hoặc hình ôvan với đường kính từ 2-10 µm tùy thuộc
vào giống bò sản sinh ra sữa.
Cấu trúc của tiểu cầu gồm 2 phần:phần có thể hòa tan được và phần
không thể hòa tan được. Các tiểu cầu này được vây quanh bởi một
màng protit, bề mặt bên trong của màng có 1 lớp phụ có bản chất là
phospholipid có thành phần chủ yếu là lexitin và xephalin. Ngòai ra
màng tiểu cầu còn chứa nhiều chất khácvới hàm lượng nhỏ, trong đó

chủ yếu là :Fe, Cu, các enzyme phosphatase mang tính kiềm tập
trung trong phần protit và enzyme ructase có trong phần không
hòa tan được.

10


e) Các vitamin :

Là chất hữu cơ chỉ có ở dạng vết trong sữa nhưng rất cần cho sự
phát triển, tồn tại cũng như họat động của các cơ quan. Được chia
làm 2 lọai:
Vitamin hòa tan trong nước gồm:B1, B2, B3, B5, B6, B12, C,
biotin(vitamin H),và acid folic …

Vitamin hòa tan trong chất béo gồm:A,D,E.


f) Các muối khóang:

Thường bao gồm : muối clorua (2,01g/l), phosphat (3,32 g/l),
xitrat(3,21g/l), natri bicarbonat(0,25g/l), natri sunfat (0,18g/l), muối
canxi protein(0,16g/l).
Các kim lọai nặng có trong sữa :Fe(1-1,5mg), Cu(0,2-0,5mg), Zn(23mg), Mn(0,05mg)…
2 - ENZYME:
Trải qua nhiều nghiên cứu, đến nay đã phát hiện được trong sữa
có hơn 60 lọai enzyme khác nhau. Chúng do tuyến vú tiết ra hoặc do
các vi sinh vât trong sữa tổng hợp nên. Trong đó có một số enzyme
quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sữa cũng như quá trình bảo
quản sữa :

a - Enzyme oxi hóa sinh học:
Ý nghóa thực tế: sự làm mất màu xanh của metylen thể hiện
mối liên quan giữa tốc độ làm mất màu của xanh metylen cho vào
trong sữa với lượngvi sinh vật có trong sản phẩm.
Catalase: được tiết ra từ nhiều lọai VSV. Sữa tươi từ những con
vật khỏe mạnh chứa một lượng catalase rất thấp, sữa bò nhiễm VSV
thường có họat tính catalase rất cao. Là enzyme phân hủy nước oxy
già, giải phóng ra O 2 ở dạng tự do dưới dạng phân tử không họat
động. Phân tử lượng 240. 000 Da, pH tối thích 6,8-7,0. Enzyme này

11


khá bền nhiệt nên cần phải đun nóng sữa đến 70 oC trong 30 phút để
phá hủy nó.
b - Các enzyme thủy phân:
Lipase:Trong sữa, một số lipase hấp phụ lên màng bao xung quanh
các hạt cầu béo, một số khác tìm thấy trong plasma, chúng liên kết
với các mixen của casein. Là enzyme xúc tác thủy phân liên kết este
trong triglyxerid và giải phóng ra các acid béo tự do.
Enzyme lipase quan trọng nhất trong sữa là mLPL (milk Lipo
Prtein Lipase),là một glycoprotein gồm 2 tiểu phần. Phân tử lượng
mỗi tiểu phần 50. 000Da. Có pH tối ưu là 8,9. Hàm lượng mLPL
trong sữa chỉ khỏang 1-2mg/l, nó chỉ xúc tác thủy phân liên kết este
trong cơ chất triglycerid ở dạng nhũ tương tại bề mặt tiếp xúc pha
giữa chất béo và nước. Các enzyme lipase khác xúc tác thủy phân
các ests hòa tan và không nhũ hóa.
Lipase không bền nhiệt,với nhiệt độ xấp xỉ 70oC trong vài
giâu cũng có thể làm nó mất họat tímh. Tronh điều kiện môi trường
acid caokìm hãm họat động của lipase và kìm hãm cũng xảy ra khi

trong môi trường có mặt của một vài lọai kim lọai nặng(Cu,Fe,.. ).
nh sáng mặt trời phá hủy nhanh chóng chúng.
Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu
thuộc nhóm phosphomonoesterase. Là enzyme xúc tác phản ứng thủy
phân liên kết este giữa acid phosphoric và glyxerin. Có 2 dạng:
Phosphatase kiềm có pH tối thích là 9,6 Enzyme này được họat hóa
bởi Mg2+, Mn2+ và bò vô hoạt hóa bởi Zn 2+, Be2+,I2. Có khoảng 3040% lượng enzyme được phân bố trong các hạt cầu béo, phần còn lại
ở dưới dạng lipo protein. Có khả năng tái họat hóa.
o Phosphatase acid: có pH tối thích là 4,7 và là enzyme bền nhiệt nhất
trong sữa. Để vô họat nó hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96 oC
trong ít nhất là 5 phút. Bò vô họat bởi NaF.
o

12


Trong suốt chu kì tiết sữa ở bò, họat tính phosphatase acid trong sữa
khá ổ đònh. Ngược lại họat tính phosphatase kiềm tăng dần vào
khỏang cuối chu kì tiết sữa.
Protease: Nhiều lọai vi sinh vật có thể tiết ra enzyme này. Là
enzyme xúc tác phản ứng thủy phân protein tạo các sản phẩm pepton
và acid amin. Các protease acid trong sữa có pH tối thích là 4,0, cón
protease kiềm họat động mạnh nhất ở pH=7,5-8,0. Chúng bò kìm chế
họat động trong điều kiện môi trường acid, ngoài ra chúng còn bò ức
chế họat động ở môi trường nhiệt độ thấp và bò phá hủybởi sự đốt
nóng khỏang 80 oC trong 10 phút.
Amylase: Là enzyme thủy phân tinh bột thành các dextrin.
Chúng bò phá vỡ hòan tòan khi chòu tác động của sự đốt nónh khỏang
65 oC trong 30 phút.
Lysozyme: Là enzyme xúc tác phản ứng thủy phân liên kết 

giữa acid muramic và glucosamine của mucopolysaccharide trong
màng tế bào vi khuẩn, từ đó gây phân hủy tế bào. Họat động ở pH
tối thích 7,9. Hàm lượng lysozyme trong sữa bò trung bình là
130g/l. thấp hơn khỏang 3000 lần trong sữa người (400mg/l).
3 - VI SINH VẬT TRONG SỮA VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ
Hệ vi sinh vật tìm thấy trong sữa bao gồm : nấm mốc, nấm men và vi
khuẩn
Ø

a) Nấm mốc :

Loài nấm mốc nhận được trong sữa chu yếu là lòai Mucor và

Rhizopus với số lượng lớn. Ngoài ra còn có các loài Penicilium,
Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia. Chúng phát triển thích hợp
trên các môi trường acid và trong sữa tạo ra acid lactic.
Phần đông các nấm mốc tiết ra enzyme lipase có khả năng
thủy phân chất béo và enzyme protease có vai trò phân hủy các chất

13


chứa nitơ. Vì vậy chúng gây ra những ảnh hưởng xấu đến quá trình
sản xuất phomat dạng nhão cũng như quá trình bảo quản sữa.
b) Nấm men:

Hầu hết nấm men có dạng hình cầu, elip hoặc hình trụ, chúng
có kích hước lớn nhất từ 2-9m và ngắn nhất từ 1-5m. Phần đông
các lòai này chuyển đường thành rựơu và sinh sản theo kiểu nảy
chồi.

Các lòai nấm men có trong sữa gồm : Saccharomyces,
Mycorderma và Torula.
c) Vi khuẩn:

Là các tế bào đồng nhất có kích thước nhỏ.
Vi khuẩn Lactic:
Vi khuẩn Lactic có hình cầu hoặc hình gậy, đứng riêng lẻ hoặc
tạo chuỗi, Gram(+). Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu 25-47 oC. Để tồn tại
trong môi trường sữa,vi khuẩn lactic tổng hợp năng lượng ATP từ cơ
chất lactose. Và quá trình tổng hợp năng lượng trên tao ra sản phẩm
là acid lactic, acid acetic, ethanol, khí CO 2 … Vì vậy chúng được ứng
dụng trong sản xuất các sản phẩm như : yaourt, kefir, phô mai và
một số loại bơ .
Tuy nhiên giống vi khuẩn lactic dùng trong sản xuất công nghiệp
là từ những canh trường VSV thuần khiết được nhân lên qua nhiều
cấp từ một tế bào vi khuẩn ban đầu đã qua tuyển chọn. Còn những vi
khuẩn lactic có mặt trong sữa tươi sau khi vắt là những VSV tạp
nhiễm,chúng sẽ tạo ra những chuyển hóa ngòai ý muốn trong quá
trình bảo quản sữa trước khi chế biến như: giảm pH, đông tụ casein …
xuấthiện các hợp chất mới như ethanol,acid acetic … làm thay đổi
thành phần và giá trò cảm quan của sữa. Các vi khuẩn lactic nhiễm
vào sữa thuộc nhiều giống khác nhau :StreptoCoCcus, LactoCoCcus,
Lactobacillus, LeuconostoC, Bifidobacterium … Khi thanh trùng sữa ở
80 oC, hầu hết các vi khuẩn lactic nhiễm trong sữa sẽ bò tiêu diệt.
14


Vi khuẩn Coliform:
Trong sữa vi khuẩn Coliform sẽ chuyển hóa đường lactose tạo acid
lactic và các acid hữu cơ khác, khí CO 2, H2 …Chúng cũng phân giải

protein trong sữu tươi tạo ra các sản phẩm khí làm cho sữa có mùi
khó chòu. Ở nhiệt độ 75 oC trong khoảng 20 giây, vi khuẩn Coliform
sẽ bò tiêu diệt.
Vi khuẩn sinh acid butyric (giống Clostridium) :
Là vi khuẩn Gram (+), thuộc nhóm kò khí bắt buộc, có khả năng
sinh bào tử. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu ở 37 oC. Tế bào sinh dưỡng
hình que, còn tế bào chúa bào tử thường có dạng hình thoi hoặc hình
dùi trống.
Vi khuẩn Clostridium chuyển hóa đường trong sữa thành
nhiều sản phẩm khác nhau như acid butyric, butanol, ethanol, aceton,
khí CO2,H2 … làm thay đổi thành phần hóa học và giá trò cảm quan
của sữa trong quá trình bảo quản.
Các bào tử Clotridium khá bền nhiệt. Vì vây để tiêu diệt được hòan
tòan các bào tử Clostridium ta phải tiệt trùng trong thời gian dài
hoặc dùng các giải pháp kó thuật như : vi lọc, ly tâm hoặc sử dụng
chất kháng khuẩn để lọai bỏ hoặc ức chế chúng.
Vi khuẩn propionic ( giống Propionibacterium );
Vi khuẩn propionic có hình cầu, xếp thành đôi hoặc chuỗi,
Gram (+),thuộc nhóm kò khí bắt buộc. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là
30 oC.
Vi khuẩn propionic chuyển hóa đường thành acid propionic,
acid acetic,khí CO2 …làm hỏng sữa. Tuy nhiên trong công nghệ sản
xuất một số lọai phô mai như Emmenthal,Gruỳere…người ta sử dụng
canh trøng Propionibacterium thuần khiết để tạo ra cấu trúc lỗ hỏng
(mắt phô mai ) và hương vò đặc trưng cho sản phẩm.
15


Hấu hết chúng bò tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75 oC trong 20 giây.
Vi khuẩn gây thối:

Các giống vi khuẩn gây thối thường gặp trong sữa là Pseudomonas,
Brevibacterium, Achromobacter, Alcaligens, Bacillus, MicroCoCcus …
Chúng có dạng hình cầu hoặc hình gậy, thuộc nhóm hiếu khí lẫn kỵ
khí.
Những vi khuẩn này có khả năng sinh tổng hợp protease ngọai
bào trong môi trường sữa. Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân
protein tạo ra các sản phẩm polipeptide, peptide và acid amin. Một
số acid amin tiếp tục bò phân hủy tạo NH 3, H2S…làm cho sữa có mùi
khó chòu.
Và cũng cóvài giống vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp lipase
ngọai bào. Enzyme này xúc tác quá trình thủy phân các chất béo
trong sữa tạo nhiều sản phẩm có mùi ôi.
Các protease và lipase này rất bền nhiệt và nhanh chóng làm hư
hỏng sữa.
Ngồi ra, còn có một số vi khưẩn gây thối tạo ra khí (CO 2, H2…),
sinh tổng hợp các acid hữu cơ làm giảm pH sữa và gây đông tụ
protein.

B - TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME LÊN CÁC THÀNH
PHẦN CỦA SỮA & CÁC CÁCH BẢO QUẢN SỮA:
I. TÁC ĐỘNG CỦA ENZYME LÊN CÁC THÀNH PHẦN CỦA
SỮA:
1 - Thủy phân chất béo:
Chất béo trong sữa (chủa yếu là triglixeride) có thể bò thủy phân
dưới xúc tác của hệ enzyme lipase tạo sản phẩm là các acid béo tự
16


do, mono- hoặc diglixeride (có thể tạo glixerol nhưng điều này ít xảy
ra.

Các acid béo này được tìm thấy trong sữa ở dạng tự do hoặc dạng
muối
Việc thủy phân chất béo, giải phóng các acid béo tự do, đặc biệt
các chất béo có phân tử lượng thấp như acid butyric, acid caproic…
làm cho sữa có mùi ôi khét.
Đặc biệt, Các vi khuẩn nhiễm vào sữa có khả năng sinh tổng hợp
lipase ngọai bào thuộc nhóm Gram(-) như Pseudomonas,
Achromobacter, Alcaligens, Enterobacter … và cả nhóm gram (+) như
Bacillus, MicroCoCcus … Nhiệt độ tối ưu chó quá trình sinh tổng hợi
lipase bởi các lòai vi khuẩn là 20-21 oC. Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ
thấp, nhìn chung họat tính xúc tác của lipase giảm. Tuy nhiên một số
nghiên cứu đã chứng minh rằng vài lọai lipase trong sữa có thể họat
động ở nhiệt độ rất thấp, ngay cả ở 0 oC. Bên cạnh đó các, các lipase
ngọai bào từ VSV là những enzyme bền nhiệt. Quá trình thanh trùng
sữa đôi khi không ức chế được hòan tòan họat tính của chúng. Cụ thể
để giảm 90% họat tính lipase của một số lòai vi sinh vât thuộc giống
Pseudomonas, quá trình thanh trùng sữa ở 74 oC cần diễn ra trong
thời gian tối thiểu là 54 phút, còn ở 130 oC tối thiểu là 5,2 phút. Chỉ
có phương pháp tiệt trùng sữa ở nhiệt độ cao trong một khỏang thời
17


gian xác đònh thì mới có thể ức chế được hồn tồn họat tính nhóm
enzyme lipase.
2 - Thủy phân protein :
Quá trình thủy phân protein được xúc tác bởi hệ enzyme
protease. Các sản phẩm thu được sẽ phụ thộc vào mức độ thủy
phân, có thể là các polypeptid với phân tử lượng khác nhau hoặc có
thể là các peptid hoặc acid amin. Một số peptid làm cho sữa có vò

đắng.
Một trong số những enzyme protease quan trọng do tuyến vú
tiết ra là protease kiềm. Cơ chất xúc tác của nó thường là các β casein. Quá trình thủy phân làm tăng hàm lượng casein có trong sữa.
Tuy nhiên, chính các protease do vi sinh vât nhiễm vào sữa
tiết ra (chủ yếu là nhóm vi khuẩn cần ưa lạnh ) mới gây nên những
biến đổi sâu sắc về thành phần protein lẫn mùi vò của sữa. Theo kết
quả nghiên cứu trước đây, một số vi khuẩn như Psedomonas
fluorrescens có thể sinh tổng hợp protease ở nhiệt độ rất thấp (3 oC ).
Các enzyme này có pH tối ưu là 7-8, niệt độ tối ưu trong khỏang 4050 oC. Tuy nhiên chúng vẫn họat động ở các giá trò pH và nhiệt độ
thấp. Kả năng bền nhiệt của các protease nàycó cao hơn cà lipase. Ở
150 oC phảicần đến 10 giây mới có thể vô họat được chúng. Chính vì
thế trong sữa tươi thanh trùng hoặc tiệt trùng UHT, đôi khi người ta
vẫn phát hiện thấy họat tính protease.
Múc độ thủy phân proein càng sâu sắc thì mùi vò của sữa càng
bò biến đổi. Thực tế cho thấy khi hàm lượng vi sinh vật nhiễm trong
sữa từ 10.000.000 tb/ml hoặc cao hơn, quá trình thủy phân protein sẽ
được tăng cường. Đặc biệt nếu sử dụng để sản xuất phômai, việc
thủy phân protein sẽ làm giảm lượng casein trong sữa nguyên liệu, từ
đó làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm trong quá trình đông tụ và
ảnh hûng đến hiệu quả kinh tế. Để tránh các hiện tượng trên, ta

18


cần xử lý nhiệt để vô họat các enzyme và tiêu diệt hệ VSV nhiễm
vào sữa.
3 - Các biến đổi hóa học và hóa sinh khác liên quan đến sự
trao đổi chất của hệ VSV trong sữa:
Các VSV khác nhau có thể có những con đường trao đổi chất khác
nhau nhưng đều nhằm mục đích tạo ra năng lượng ATP và vật chất

TB để phục vụ cho sự tồn tại và sinh trưởng của chúng trong môi
chất sữa. Kết quả là những chuyển hóa này cũng làm thay đổi sâu
sắc thành phần của sữa.
Đối với nhóm vi khuẩn lactic, để sinh tổng hợp ATP,một số lòai
có thể chuyển hóa đường lactosethành acid latic theo chu trình đường
phân (chu trình EMP). Nhiều sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ
của quá trình chuyển hóa này xuất hiện trong sữa như: acetaldehyde,
diacetyl, acetoin, các acid hữu cơ …
Đối với nhóm vi khuẩn propionic, trong quá trình tổng hợp năng
lượng, chúng chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetic,
khí CO2 … và nhiều sản phẩm phụ khác.
II- CÁC CÁCH BẢO QUẢN SỮA
 Nguyên lý trong bảo quản :









Ngăn ngừa hoặc làm chậm các phản ứng enzyme tự thân của thực
phẩm ( sự tự phân hủy).
Ức chế VSV sinh trưởng và phát triển hoặc tiêu diệt VSV
Hạn chế hoặc giảm thiểu sự phá họai của côn trùng hoặc các
nguyên nhân khác
Các phương pháp bảo quản sữa chủ yếu được đề cập đến là
các phương pháp vật lý, cón các phương pháp hóa học thì phần lớn bò
cấm, các phương pháp sinh học chỉ đôi khi được sử dụng và thay đổi

phụ thuộc vào yêu cầu của sữa.
Các phương pháp vât lý có thể kể đến là:
Phương pháp làm lạnh :làm lạnh và lạnh đông.
Phương pháp đun nóng : Sữa thanh trùng và sữa tiệt trùng.
19


 Phương pháp đun nóng và làm khô từng phần : sữa cô đặc tiệt trùng.
 Phương pháp đun nóng và làm khô dạng bột : sữa bột.
 Phương pháp hóa học được sử dụng trong công nghiệp có liên quan

đến vấn đề bảo quản sữa bằng khí oxy.
 Phương pháp sinh học có nguồn gốc từ việc chế biến các lọai sữa lên
men trong đó sữa chua là đại diện.
1 - Kỹ thuật bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp:
a. Làm lạnh công nghiệp sữa tươi:

Để cung cấp một lượng lớn sữa được làm lạnh cho trung tâm
sữa phải được thực hiện như sau: sữa được các trạm thu mua và đïc
làm lạnh gián tiếp đến khỏang 10 oC. Nhờ các xe hoặc các tàu chở
cách nhiệt, sữa được chở đến trung tâm chế biến sữa và ở đó sữa
được làm lạnh phụ trước khi đưa sữa vào chai. Nhiệt độ của sữa
trong chai từ 2-3 oC vào thời điểm giao hàng. Vì vây trung tâm có thể
giao hàng hằng ngày, theo đúng thành phần của sữa tươi được thu
họach từ trước đó chưa đến 3 giờ.
Trong thực tế, chỉ có một vài quốc gia thực hiên giải pháp làm
lạnh này cho các lọai sữa tươi sau khi thu nhận được. Và kỹ nghệ này
chưa đươc đề cập một cách rộng rãi
b. Làm lạnh đông sữa:

Đây là một dạng bảo quản được nghiên cứu tù năm 1897. Vào
năm đó, Danois Casse, đã thí nghiệm làm lạnh đông sữa có dung tích
sữa từ 1/3 đến 1/5. Giư yên nhiệt độ trong suốt thời gian bảo quản,
khi tiêu thụ sữa được làm nóng chảy bằng phương pháp đun nóng
trong nồi cách thủy. Tuy nhiên phương pháp D. Casse chỉ tiến hành
làm lạnh đông một phần sữa và được ứng dụng ở nhiều nước. Củng
như phương pháp làm lạnh thì phương pháp này cũng chỉ cho phép
bào quản trong một thời gian khá ngắn. Vì vậy để kéo dài thời gian
bảo quản cần phải sử dụng phương pháp lạnh đông hòan tòan.
Để tránh hiện tượng phân chia các cấu tử có trong sữa, ta cần phải
thực hiện làm lạnh đông thật nhanh với một lớp mỏng sữa và với một
nhiệt thấp thích ứng. Từ 1928, Corblin đã thực hiện thành công việc
20


làm lạnh đông sữa trong thời gian 8 phút bằng dung dòch muối ở -15
o
C với chiều dày lớp kem sữa 1 cm. Phương pháp này được tồn tại
trong nhiều năm ở nhiều nước.
Vào năm 1956, Vermoux đã đổ sữa thành lớp mỏng trên mặt
trống làm bằng kim lọai đã được làm lạnh đến -20 oC bới tác nhân
trực tiếp là amoniac. Sữa đông thành khối tức khắc dưới dạng màng
mỏng và được lấy ra nhờ dao nạo. Sản phẩm hiện nay thu được dưới
dạng tuyết và được đóng gói tự động trong giấy nhôm. Sụ giao nhận
các gói sữa và việc bảo quản chúng đến lúc bán cho người tiêu dùng
cần phải thực hiện ở nhiệt độ xấp xỉ -5 oC. Để đảm bảo có được sự
kết tinh đồng nhất, người ta thêm vào sữa 2 o/oo alginat. Tuy nhiên,
phương pháp này chưa phát triển do chi phí đầu tư cao.
2 - Kỹ thuật bảo quản sữa ở nhiệt độ cao:
Phương pháp sử dụng nhiệt độ cao được dùng phổ biến trên toàn

thế giới. Tác động của nhiệt độ cao có tác dụng đặc trưng hơn là tác
động của nhiệt độ thấp. Tác động của nhiệt độ cao cho phép tiêu
diệt các lọai vi sinh vật và chủ động điều khiển được sự phát triển
của chúng khi cần thiết. Việc xử lý sữa ở nhiệt độ cao kông chỉ đơn
thuần là phương pháp bảo quản mà cón có thể làm tăng chất lượng
ban đầu trong một số trường hợp.
Lý thuyết xử lý sữa ở nhiệt độ cao tuy còn chua được giải thích rõ,
nhưng có ưu việt rõ nét là ở nhiệt độ cao có khả năng tiêu diệt tất cả
VSV để kéo dài thời gian bảo quản. Nhiệt độ thường sư ûdụng là trên
100 oC.
Còn đối với sản phẩm chỉ cần bảo quản trong thời gian ngắn, có
thể sử dụng nhiệt độ thâp hơn 100 oC, nhung phải đảm bảo lọai trừ
tất cả các VSV có khả năng gây bệnh.
Trong trường hợp đun nóng ở nhiệt độ trên 100 oC là phương pháp
tiệt trùng và nhận được sữa tiệt trùng.
21


Trong trường hợp đun nóng ở nhiệt độ thấp hơn 100 oC là phương
pháp thanh trùng và nhận được sữa thanh trùng.
Nhiệt độ sử dụng và thới gian đun nóng có ảnh hưởng sâu sắc đến
cấu trúc của sữa thông qua việc biến đổi các thành phần chính chiếm
tỉ lệ cao trong sữa như:
 Tác động lên chất béo:

Các glyxerit thường ít thay đổi bởi tác động của phương pháp đun
nóng. Ở nhiệt độ rất cao mới có thể xuất hiện các thay đổi về thành
phần nhu tạo ra một vài lọai acid không no cò mạch mgắn họac tạo
ra các đồng phân của các acid béo, có nghóa từ một phân tử glyxerit
sẽ chuyển thành nhiều phân tử khác.

Ngược lại, cấu trúc lý hóa của các tiểu cầu béo chòu ảnh hưởng
đáng kể bởi sự đun nóng:trên 65 oC, protein của màng bò biến tính và
tất cả các glyxerit đều trở thành dạng lỏng. Chất béo hòan tòan bò
nóng chảy và xuất hiện màng crem đồng thời gây ra sự kết dính ở bề
mặt các cầu béo.
 Tác động lên các chất chứa nitơ:

Các protein hòa tan được đều bò biến tính không thuận nghòch bắt
đầu từ nhiệt độ khỏang 60 oC trong vài phút. Các imunoglobinđều là
các chất nhạy cảm với nhiệt nhất (89% bò biến tính trong 30 ph ) sau
đó đến β-lactoglobulin (32%)và cuối cùng là α-lactalbumin (6%).
Mặt khác, sự đốt nóng làm giải phóng các gốc tự do –SH thường
song hành với sự biến chất của các chất này. Sự giải phóng các gốc
tự do có liên quan đến các hợp phần có lưu hùynh và đến các chất
khử có thể oxy hóa bởi oxy không khí.
Gốc tự do –SH là nguyên nhân hình thành vò da trong sữa đun
nóng
Sự có mặt của các nhóm –SH trong sữa đun nóng sẽ làm thay đổi
điện thế oxy hóa _ khử có tác dụng làm rối lọan sự phát triển của

22


các VSV, nhất là đối với các vi khuẩn. Hơn nữa sự có mặt của các
khử trong sữa có vai trò bảo vệ các chất béo chống lại sự oxy hóa.
Ở nhiệt độ 120-130 oC trong nhiều giờ có thể gây ra sự hư hỏng
đáng kể thành phần casein.
Ngược lại, do cấu trúc phức tạp của caxi phosphoCazeinat nên có
sự biến tính khi nhiệt độ vượt quá 75-80 oC. Thật vậy, việc đun nóng
gây tác động đến sự cân bằng vốn được hình thành giữa các mixen

phosphoCazein và các muối khóang hòa tan được. Đặc biệt hàm
lượng muối canxi hòa tan có trng sữa bò giảm trong quá trình chuyển
hóa do một phần các muối hòa tan được chuyển thành caxi
triphosphat không hòa tan. Chính chúng cũnghình thành nên các mối
liên kết phức tạp giữa casein và β-lactoglobulin.
Sự thay đổi về lý hóa kể trên là nguyên nhân gây cản trở quá
trình đông tụ nhờ men dòch vò. Những thay đổi trên cũng giải thích
được vì sao sự đông tu xảy ra trong dạ dày của trẻđang bú và vì sao
khi người ta dùng sữa đun nóng sẽ dễ tiêu hóa hơn khi dùng sữa tươi
tự nhiên.
 Tác động lên thành phần đường lactose:

Khi đun nóng sữa trên 100 oC trong một thời gian, lactose bò
phân hủy tạo thành các axit hữu cơ, cáclọai rượu và aldehyt. Một
trong số các sản phẩm phân hủy này chủ yếu là do lòai lactobacilli.
Đun nóng ở nhiệt độ cao cón làm phân hủy sữa bằng một quá
trình khác. Việc đun nóng dễ dàng dẫn đến làm tân tạo ra cá màu
nâu đậm hay nhạt cho sản phẩm. Chẳng hạn, do các acid amin tự do
phản ứng với đường lactose tạo ra màu nâu cho sản phẩm thường xảy
ra khi nhiệt độ đun nóng vượt quá 80oC. Sự xuất hiện các chất màu
melanoidin này thường kèm theo làm tăng độ acid của môi trường
cũng như làm tăng mùi da và mùi cháy cho sản phẩm.
Các biến đổi này làm giảm giá trò thực phẩm của sữa bởi một số
acid amin cần thiết (đặc biệt là lysin), tham gia vào phức chất giữa
23


lactose -protein, mà phức chất này không có một lọai enzyme tiêu
hóa nào có thể phân tách được.
o

 Tác động đến enzyme :

Ở 75 C phosphotase kiềm bò phá hủy tức khắc. Trong khi đó cần
phải đạt tới 80-82 oC trong vài giây để phá hủy enzyme reductase
cũng như peroxydase. Ở 85-90 oC tiêu diệt được một vài loại enzyme
lipase của VSV.
 Tác động đến các vitamin :

Ở nhiệt dộ đun nóng thấp không có tác dụnh phá hủy các vitamin.
Nhiệt độ hiện sử dụng phổ biến trong công nghiệp chế biến sữa với
trình độ hiện đại không gây tổn thất vitamin đáng kể mà chính oxy
mới là yếu tố chính trongcớ chế phân hủy các vitamin.
Khi đun nóng đến 80 oC trong điều kiện có oxy tự do sẽ gây mất
mác đáng kể một số vitamin ( A, B1, B12, C );khi đun nóng ở 100110 oC được thực hiện trong điều kiện không có không khí thì gần
như tòan bộ các lọai vitamin được bảo tòan, ngay cả vitamin C vốn
là lọai vitamin không bền vững bởi nhiệt. Một vài kim lọai như Cu,
Fe… xúc tác mạnh quá trình phá hủy vitamin C dưới tác động của
nhiệt, thép không gỉ không có phản ứng này.
 Tác động đến hệ VSV thông thường:

Ở 60 oC và giữ nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ
sinh nật bò tiêu diệt. Ngọai trư ømột số lòai vi khuẩn (cầu khuẩn, liên
cầu khuẩn và các trực khuẩn ) vẫn tồn tại.
2.1 - Thanh trùng sữa:
Pasteur đã đưa ra phương pháp bảo quan ở nhiệt độ cao mà
ngày nay đã mang tên ông :”thanh trùng sữa là sự tiêu diệt tòan bộ
hệ vi sinh vật thông thường, hệ vi sinh vật gây bệnh bằng cách sử
dụng hợp lý nhiệt với điều kiện chỉ tác động ít nhất đến cấu trúc vật
lý của sữa, đến sự cân bằng hóa học cũng như đến các cấu tử sinh

học, hệ enzyme và vitamin“.
24


Như chúng ta đã biết khả năng phá vỡ cấu trúc của các loài
trực khuẩn chòu nhiệt xảy ra ở nhiệt độ 63 oC kéo dài trong 6 ph
hoặc 71 oC trong 6s đến 8s. Tuy nhiên trong thực tế để đảm bảo phá
hủy hòan tòan cấu trúc của chúng, nhười ta thực hiện các chế độ
nhiệt tương ứng với thời gian như sau : 63 oC trong 30 ph hoặc 72oC
trong 12s đến 20s.
Đối với tạp trùng có trong sữa nhiệt độ và thới gian đun nóng
phụ thuộc vào chất lượng ban đấu của sữa. Nếu sữa thu họach đáp
ứng chỉ tiêu vi sinh vật và việc vận chuyển sữa đó đến nhà máy được
thực hiện trong điều kiện vô khuẩn thì nhiệt độ cần thiếy để phá vỡ
cấu trúc của trực khuẩn chòu nhiệt có thể giảm bớt trong giới hạn cho
phép. Ngược lại, nếu sữa tươi bò nhiễm khuẩn nặng thì nhiệt độ sử
dụng phải tăng lên


Nhiệt độ làm lạnh:
Hệ VSV có trong sữa rất đa dạng và số lượng sẽ tăng lên nếu chế
độ bảo quản sữa tươi không thích hợp. Vi khuẩn lactic ưa ẩm có thể
phát triển bình thường ở nhiệt độ từ 30 oC đến 60 oC. Vì vậy không
giữ sữa đã được thanh trùng ở nhiệt độ này để tránh hình thành
nhanh acid lactic.
Mặt khác, một vài lọai VSV chòu nhiệt có thể tăng số lượng ở
nhiệt độ môi trường. Do đó để tiêu diệt các lòai này cần thiết phải
làm lạnh sữa rất nhanh đến nhiệt độ 3 – 4 oC.
Tuy nhiên sữa được thanh trùng không hòan tòan ổn đònh bởi các bào
tử còn tồn tại vẫn phát triển được ở nhiệt độ thấp nhưng với tốc độ

chậm. Nên sữa sau thanh trùng nếu được bảo quản trong các điều
kiện thích hợp thì vẫn có thể ổn đònh chất lượng trong thời gian ngắn.



Có 2 hình thức thanh trùng sữa:
Thanh trùng ở nhiệt độ thấp :là phương pháp đun nóng sữa ở
63 oC trong 30 ph. Là phương pháp chậm và gián đọan nhưng có ưu
điểm là không làm thay đổi cac đặc tính của sữa, đặc biệt là thành
25