Hóa sinh trong sản xuất phô mai

Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

LỜI MỞ ĐẦU
Phô mai là sản phẩm lên men được chế biến từ sữa (sữa bò, sữa dê) với sự tham gia
của một số nhóm vi sinh vật. Nó có đến hàng ngàn loại khác nhau tùy theo đặc điểm, mùi
vị, hình dáng, hàm lượng chất béo.
Đây là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, bảo quản được lâu. Phô mai giàu đạm,
hàm lượng canxi cao và chất dinh dưỡng dồi dào. Các protein, chất béo trong phô mai
đều ở dạng cơ thể hấp thụ, có đầy đủ các axit amin không thay thế, các vitamin, các chất
khoáng.
Ngoài ra, trong phomat còn có chất kẽm rất tốt cho não, da và hệ miễn dịch.
Khoảng 30 gram của loại phô mai vàng có khoảng 7 gram chất đạm và 200 miligram chất
canxi, bằng với lượng chất có trong 200 gram sữa.
Phô mai được xem là sản phẩm bổ dưỡng nhất từ sữa. Để có được một sản phẩm
phô mai chất lượng phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: nguyên liệu, khả năng đông tụ của
sữa…Từ nguyên liệu dạng lỏng là sữa thành sản phẩm dạng rắn là phô mai thơm ngon bổ
dưỡng trải qua rất nhiều quá trình và sự biến đổi về protein, lactoza, lipid trong sữa.
Để tìm hiểu rõ hơn về các biến đổi trong quá trình sản xuất phô mai, đặc biệt là
các biến đổi hóa sinh có tác động như thế nào đến chất lượng, màu sắc, mùi vị, cấu trúc
của phô mai. Vì vậy chúng em chọn đề tài “Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô
mai”.

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 1


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

MỤC LỤC

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 2


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PHÔ MAI
Khái niệm về phô mai

1.1.

Theo định nghĩa của FAO/WHO, phô mai là protein của sữa được đông tụ, tách bớt
whey ở dạng tươi hoặc đã qua ủ chín.
Phô mai được coi là sản phẩm sữa bổ nhất. Phô mai chứa một lượng protein, chất béo
tương đối cao nên độ sinh năng lượng tương đương với thịt lợn (2500-4500 kcal). Các
loại protein, chất béo trong phô mai đều ở dạng cơ thể dễ hấp thụ, có đầy đủ các acid
amin không thay thế, các vitamin các chất khoáng.
Phân loại phô mai

1.2.

Phô mai có đến hàng nghìn loại khác nhau, tùy theo đặc điểm mùi vị, hình dáng, hàm
lượng chất béo…Người ta phân loại phô mai như sau:
-

Phân loại theo tác nhân đông tụ casein là renin hay là acid. Có một số loại vừa là

-

kết quả của sự đông tụ casein bằng acid và bằng cả rennin. Ví dụ: loại cottage.
Phân loại theo hàm lượng nước: phô mai rất cứng (W < 47%), phô mai cứng (W <
56%), phô mai cứng vừa (W = 54-63%) và phô mai mềm (W = 78-87%), hàm

-

lượng nước thấp. Ví dụ:
+ Phô mai cứng: Cheddar, Emmenthat.
+ Phô mai mềm: Camember, Brie.
Phân loại dựa vào loại vi khuẩn dùng khi ủ chín phô mai. Đa số các lọai phô mai
đều “chín” nhờ tác động của vi khuẩn lactic. Một số loại như Camember quá trình
chín lại do tác động của mốc trắng (white moulds), hoặc Roquefort và Gorgonzola

-

do tác động của mốc xanh (blue moulds).
Phân loại dựa vào cấu trúc của phô mai. Loại có lỗ hổng hình tròn (round-eyed
texture) được tạo thành trong quá trình ủ chín do CO2. Loại có lỗ hổng hình quạt
(granula texture) do không khí lọt vào giữa các hạt phô mai trong quá trình đổ
khuôn họăc loại có cấu trúc chặt, không có lỗ hổng.

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 3


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÔ MAI
2.1.

Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Vi sinh vật và enzyme sử dụng trong sản xuất

2.1.1.1. Vi khuẩn lactic
- Streptococcus thermophiles.
- Lactobacillus helveticus.
- Leuconostoc lactis.
- Lactobacicillus delbrueckir.
Đặc điểm: là những loại vi khuẩn ưa ẩm hoặc ưa nhiệt với cơ chế lên men đồng hình
hay dị hình.
Vai trò: tạo acid lactic trong quá trình lên men góp phần gây đông tụ sữa và tạo độ
chua cho khối đông.
Một số chủng còn tham gia vào quá trình chuyển hóa acid citric, quá trình phân giải
protein để tạo nên giá trị cảm quan và các chỉ tiêu hóa lí đặc trưng cho phô mai thành
phẩm.
Bảng 1: Kết quả phân lập vi khuẩn lactic trong sữa Vinamilk.
STT
1
2
3
4
5
6

Chủng vi khuẩn
Trực khuẩn
Liên cầu khuẩn
Cầu khuẩn
Liên cầu trực khuẩn
Liên trực khuẩn

Cầu khuẩn

Kí hiệu
V1
V2
V3
V4
V5
V6

Ghi chú:
+: đông tụ sữa
-: không đông tụ sữa
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 4

Khả năng
đông tụ
+
+
+/+
-

Tạo hương thơm
Chua, thơm đặc trưng
Chua, thơm đặc trưng
Không thơm
Chua,không thơm
Chua không thơm

Không thơm


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

+/-: đông tụ sữa kém
(theo nguồn của công ty sữa vinamilk)
2.1.1.2. Nấm mốc
- Penicillium candidum.
- P.Glaucum.
- P.cammenberi…
Chúng sản sinh ra các proteolytic và lipolytic giúp cho quá trình chín tới và tạo
hương vị đặc trưng. Ngoài ra còn góp phần trung hòa pH của sản phẩm để tích hợp cho
hoạt động enzyme tạo mùi.
2.1.1.3. Vi khuẩn khác
Được bổ sung để tạo màu, tạo mùi đặc trưng từng loại phô mai.
Ví dụ : vi khuẩn Brevibacterium dùng để tạo màu cho phô mai; một số loại nấm men
sử dụng cho việc tạo hương cho sản phẩm.
2.1.1.4. EMC ( enzyme modified cheese)
Phô mai đã được xử lí enzyme để làm tăng mùi vị hay một vài thành phần mùi vị độc
đáo nào đó được gọi là EMC. Enzyme có thể được thêm vào suốt quá trình sản xuất phô
mai hay sau khi khối đông được ép hay thậm chí sau quá trình ủ. Để sản xuất ra loạt phô
mai có cùng thành phần mùi vị đặc trưng ta có thể bổ sung enzyme vào sữa hay khối
đông tươi (fresh curd).
Sự sản xuất phô mai này có thể được thúc đẩy bằng quá trình ủ có điều khiển. Quá
trình tương tự thế cũng được sử dụng để tạo ra sản phẩm phô mai “highly flavored” bằng
cách lựa chọn các điều kiện sản xuất. Ủ trong nhiều tháng thường được yêu cầu cho sự
phát triển mùi vị trong mỗi trường hợp.

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 5


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Sự đa dạng mùi vị có thể đƣợc tạo ra bằng cách sử dụng kĩ thuật enzyme, và thực tế
là, một số lượng sản phẩm EMC khác nhau đang được thương mại hóa bao gồm phô mai
Cheddar gắt, dịu hay trung bình, cũng như các loại khác: Colby, Swiss, Provolone,
Romano, Mozzarella, Parmesan, Brick.
2.1.2. Nguyên liệu dùng trong sản xuất phô mai.
2.1.2.1. Đậu nành.
Chứa khoảng 84-90% protein, 1-3% chất béo, 0.1-4% carbohydrate, 0.1-0.3% bơ.
2.1.2.2. Sữa.
Sữa bò, sữa dê, sữa cừu dưới dạng tươi, sữa tách một phần chất béo, hoặc sữa gầy.
- Yêu cầu:
+ Sữa được thu nhận từ những động vật khỏe mạnh, không chứa kháng sinh và
bacteriophage.
+ Không bị hiễm bẩn các chất tẩy rửa, chất sát trùng từ dụng cụ chứa hoặc đường ống
vận chuyển.
+ Hàm lượng casein trong sữa cao thì hiệu suất thu hồi phô mai cao.
2.1.2.3. Chất béo.
Để sản xuất phô mai có hàm lượng béo cao người ta phải thêm cream hay bơ sữa.
Các chất béo này cần phải nghiệm ngặt về chi tiêu vi sinh vật.
2.1.2.4. Tác nhân đông tụ sữa.
Enzyme rennet là hỗn hợp của chymosin và pepsi.
- Chymosin có nguồn gốc từ dạ dày của bê con.
- Pepsinogen hoạt hóa thành pepsi.
Ngày nay, rennet được tổng hợp từ vi sinh vật như: Mucor pusillus, Mucor miehei
để làm giảm giá thành những chất hiệu suất đông tụ không cao.

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 6


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

2.1.2.5. Phụ gia và các nguyên liệu khác.
-

CaCl2: ion Ca2+ có vai trò quan trọng trong qúa trình đông tụ casein.
Ca2+ dưới dạng CaCl2 để hiệu chỉnh thời gian đông tụ và cấu trúc, độ cứng của
khối đông.
CO2:
+ Làm giảm nhẹ pH của sữa.

Sữa

+ Rút ngắn thời gian đông tụ casein.

Làm sạch

+ Tiết kiệm được lượng chymosin cần sử dụng.
Tiêu chuân hóa
- NaNO3 hoặc KNO3:
Thanh trùng
+ Sử dụng như một tác nhân ức chế vi sinh vật nhiễm trong sữa.
Làm nguội
+ Hàm lượng tối đa cho phép là 30g/100kg sữa.

Giốngnếu
vi khuẩn
lactic
+ Nhưng
sử dụng
muối nitrit quá nhiều sẽCấy
gâymen
không tốt cho sản phẩm và cũng
ức chế giống vi sinh vật sử dụng trong sản xuất phô mai.
Lên men giai đoạn 1
+ Chất màu: được sử dụng để ổn định màu sắc cho phô mai, thường sử dụng các
Cấy men
chất màu tự nhiên như: carotenoids hoặc chlorophylle…
Lên men nước
giai đoạn
2 cây, mật ong…làm đa
+ Những
nguyên
liệu khác: đường saccharose,
ép trái
Rennet,
CaCl2
dạng sản phẩm phô mai.
Cắt quện sữa, tách nước
2.2. Quy trình sản xuất phô mai

Ép thành bánh
Xử lí muối
Ngâm chín

2.2.1. Sơ đồ quyBao
trình
bì sản xuất phô mai có quá trình
Bao chín
gói sinh hóa:
Bảo quản

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 7

Thành
phẩm


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

2.2.2. Thuyết minh quy trình

2.2.2.1.

Tiêu chuẩn hóa

Người ta phân biệt hai khái niệm về hàm lượng chất béo của phô mai:
-

Hàm lượng chất béo tuyệt đối là tỉ lệ giữa lượng chất béo của phô mai với trọng
lượng của nó (tính theo phần trăm).

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 8


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

-

Hàm lượng chất béo theo chất khô là tỉ lệ giữa chất béo với chất lượng khô trong
phô mai (tính theo phần trăm).
Các loại phô mai chế biến từ cùng một loại sữa có thành phần như nhau có thể có

hàm lượng chất béo tuyệt đối khác nhau bởi lẽ hàm lượng nước trong các loại phô mai
khác nhau. Bởi vậy, để tiêu chuẩn hóa người ta chỉ dùng khái niệm hàm lượng chất béo
theo chất khô.
Người ta đã lập sẵn các bảng về mối quan hệ giữa hàm lượng chất béo với hàm lượng
protein, hàm lượng chất béo theo chất khô.
Hàm lượng chất béo của sữa tiêu chuẩn dùng để sản xuất loại phô mát nào đó được
tính bằng:

MTC =
Trong đó: MTC : hàm lượng chất béo của sữa tiêu chuẩn %
PS: hàm lượng protein của sữa %
MCk: hàm lượng chất béo theo chất khô của loại phô mai định sản xuất ( tra bảng)
K: Hệ số thực nghiệm, ví dụ đối với % chất béo thì k = 2,09 – 2.15, còn với loại 45% chất
béo thì k = 2,02.

2.2.2.2.

Thanh trùng

Thanh trùng để tiêu diệt các loại vi trùng là cần thiết. Tuy nhiên, thanh trùng đã phá
vỡ cân bằng giữa các muối, làm giảm hàm lượng muối canxi mà kết quả làm giảm khả
năng đông tụ sữa bằng men sữa ( renin). Để khắc phục nhược điểm này, người ta bổ sung
canxi dưới dạng CaCl2.
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 9


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Chế độ thanh trùng phổ biến 72 -76 0C trong 15 – 20 S, phụ thuộc vào chất lượng của
sữa mà chọn chế độ thanh trùng thích hợp. Tuy nhiên, thực chất cho thấy pho mát làm từ
sữa không thanh trùng có mùi và hương thơm đặc trưng hơn, hấp dẫn hơn. Khi đó chất
lượng của sữa nguyên liệu phải là loại đặc biệt.
2.2.2.3. Lên men
Lên men giai đoạn 1

2.2.2.3.1.

Sau khi làm nguội, cấy chuẩn vi khuẩn lactic vào sữa và giữ ở nhiệt độ lên men cho
đến khi độ axit tăng từ 16 -18 0T đến 32 -35 0T. Đây là một biện pháp để tăng khả năng
đông tụ của sữa bởi renin.
Trong một số trường hợp, việc cấy chủng vi sinh vật nào vào sữa như đã trình bày ở
trên có thể tiến hành trước khi thanh trùng. Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp trong thời
gian dài, 24h hoặc hơn nữa thì khả năng đông tụ của sữa bởi renin sẽ bị giảm (tức là làm
tăng thời gian đông tụ) và giảm cả hiệu suất phô mai. Có thể là ở nhiệt độ thấp, cân bằng
các muối trong sữa bị thay đổi, canxi liên kết với protein và canxi tự do bị chuyển thành
keo trong khi ion H+ lại tăng nhẹ pH của sữa. Cho chủng vi khuẩn lactic vào là để giữ pH

ổn định trong suốt thời gian bảo quản lạnh sữa ở nhiệt độ thấp, dưới 100C. Sau đó sữa
được thanh trùng sẽ tiêu diệt hết vi khuẩn lactic bổ sung, các công đoạn tiếp theo tiến
hành như đối với sữa bình thường.
2.2.2.3.2.

Lên men giai đoạn 2

Sau khi sữa đạt độ chua 32 – 35 0T người ta bổ sung renin và CaCl 2. Quá trình lên
men kết thúc khi toàn bộ khối sữa đông lại.
-

Phối trộn các phụ gia ( khi cần thiết ):
Trong một số trường hợp, để tăng khả năng đông tụ của sữa bởi renin, người ta cho

thêm khoảng 5 – 20g CaCl2/100 kg sữa.
Nếu trong sữa có vi khuẩn butyric hoặc vi khuẩn yếm khí, người ta có thể dùng
NaNO3, KNO3 với một liều lượng được kiểm soát chặt chẽ với liều quá cao sẽ ngăn cản
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 10


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

sự phát triển bình thường của hệ vi khuẩn, có thể làm ngừng hẳn quá trình chín sinh học.
Ngay cả với một liều vừa phải cho phép, salpet vẫn có thể làm nhạt màu hoặc mất hẳn
màu vàng tự nhiên của phô mai thành phẩm kèm theo một dư vị không bình thường.
Tùy theo thời vụ trong năm, khi mà chất béo củ sữa thay đổi làm ảnh hưởng tới màu
của phô mai thì người ta cho thêm carotein hoặc orleana để điều chỉnh màu. Đặc biệt có
trường hợp lại cần dùng đến chất tẩy màu, làm nhạt màu tự nhiên của phô mai từ vàng

thành trắng nhợt để làm nổi bật màu xanh của mốc xanh.

-

Kết quả của quá trình lên men làm đông tụ sữa:
Đông tụ sữa là quá trình quan trọng trong sản xuất pho mát. Dưới tác dụng renin,

casein chuyển thành paracasein kết hợp với canxi tạo thành quện sữa ( gel).

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 11


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Theo sơ đồ này, renin phá vỡ liên kết phosphor amit, giải phóng paracasein. Sự đông
tụ của paracasein là kết quả của sự tạo thành “ Cầu canxi” giữa các phân tử paracasein.
Có thể giải thích một cách khác về tác động của renin đối với việc đông tụ sữa. Đó là
do renin đã thủy phân phức casein thành hợp phần glucopeptit hòa tan trong nước và
paracasein kị nước. Sau đó parcasein hấp thụ ion canxi và đông tụ.

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 12


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Dù giải thích theo cách nào thì ion canxi có vai trò không thể thiếu được trong việc

tạo thành gel. Chính vì vậy mà việc cho thêm CaCl 2 là nhằm tăng khả năng đông tụ của
casein.
Nhiệt độ tối ưu của renin là 400C nhưng trong thực tế, người ta thường đông tụ ở 30 –
320C với lý do: có thể sử dụgn một lượng renin lớn hơn mức cần đông tụ, lượng renin “
dư” này giúp cho quá trình chin sinh học ở giai đoạn ngâm chin sau này cũng như để thu
được hạt phô mai có độ cứng vừa phải.
Một lý do nữa là nhiệt độ thấp phù hợp với sự phát triển của hỗn hợp vi khuẩn trong
sữa.
Trong thực tế, renin rất bị hạn chế bởi nguồn khai thác nên người ta thường dùng
phối hợp với proteaza khác như renin bò hoặc pepsin lợn.
2.2.2.4.

Cắt quện sữa

Sau khi sữa đã đông tụ, người ta cắt quện sữa thành những miếng nhỏ với kích thước
khác nhau tùy loại phô mai. Mục đích của việc cắt này là để tăng nhanh quá trình tách
whey.
Các hạt pho mát tạo thành được đảo trộn nhẹ nhàng để ngăn chặn sự kết dính giữa
các hạt. Kích thước của các hạt pho mát sau khi cắt và sau khi whey được tách ra là rất
khác nhau.
Ngoài yếu tố cơ học ( cắt quện, khuấy ) người ta còn dùng yếu tố nhiệt để đẩy nhanh
tốc độ tách nước. Tác dụng của nhiệt độ lê hạt pho mát được gọi là “ đun nóng lần 2”.
Tùy loại phô mai nhiệt độ có thể là 38 -42 0 C hoặc 52 – 58 0C. Tốc độ gia nhiệt khoảng
0.3 – 0.6

0

C/1 phút. Khi đạt được nhiệt độ đun nóng lần 2 rồi tiếp tục khuấy 20 – 60

phút. Kích thước các hạt phô mai thay đổi một cách đáng kể trước và sau khi đun nóng

lần 2.
Có nhiều cách để đạt được nhiệt độ: cho hơi trực tiếp vào sơmi jacket, đổ nước nóng
hoặc whey nóng vào hạt phô mai hoặc kết hợp cả hai cách.
2.2.2.5.

Ép thành bánh.
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 13


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Có hai cách làm: ép khối hạt phô mai ngay trong thiết bị sản xuất nó hoặc bên ngoài.
-

Cách làm thứ nhất người ta tháo hết whey, nhào sơ bộ khối hạt phô mai rồi đặt khối kim
loại lên trên nén sơ bộ, sau đó cắt hạt thành những từng miếng nhỏ có trọng lượng nhất

-

2.2.2.6.

định, cho vào khuôn. Phương pháp này đòi hỏi lao động nặng nhọc.
Cách thứ hai là tháo khoảng 50 – 60% whey rồi đổ khối hạt phô mai còn lại vào các
khuôn ép chặt. Ở thành khuôn có những lỗ nhỏ thoát khí.
Nén phô mai
Trong quá trình nén, các hạt phô mai kết dính thành một khối và phô mai có hình
dạng nhất định. Đây cũng là giai đoạn điều chỉnh hàm lượng nước của phô mai.

2.2.2.7.

Ướp muối
Muối được hòa tan nhờ nước chảy ra từ phô mai, đồng thời muối thấm vào phía
trong. Trong quá trình này phải lật đảo để muối thấm đều. Cách làm này áp dụng cho phô
mai cứng Emmenthat và phô mai có mốc xanh.
Muối bằng nước muối: Người ta dùng nước muối có nông độ 16 -23%, ở nhiệt độ
150C để muối, thời gian muối phụ thuộc vào kích thước trọng lượng của từng khối phô
mai, cũng như hàm lượng muối của phô mai thành phẩm.

2.2.2.8.

Ủ chín phô mai
Đây là quá trình chuyển hóa rất phức tạp, đặc biệt là các protein, lactoza và chất béo
tạo cho từng loại phô mai có mùi vị, cấu trúc và màu sắc riêng biệt, đặc trưng.
Đường sữa (lactoza) dưới tác dụng của vi khuẩn phân giải thành axit lactic. Axit
lactic lại tác dụng với canxi paracasein tạo thành canxi lactat còn paracasein có khả năng
tiếp tục phân giải.
Protein (chủ yếu là casein)

Pepton

Polypeptit

amin.

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 14

Dipeptit

Peptit

Axit


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Tốc độ ủ chín phô mai, hay nói cách khác là tốc độ phân giải protein phụ thuộc vào
lượng vi khuẩn, điều kiện ủ chín (nhiệt độ, độ ẩm không khí…) và hàm lượng nước trong
phô mai. Sự tạo thành các axit bay hơi là kết quả của quá trình chuyển hóa lactoza, chất
béo, chất đạm. Trong hầm lạnh, người ta phải thường xuyên kiểm tra nhiệt độ, độ ẩm
không khí.
2.2.2.9.

Đóng gói và bảo quản
Khi phô mai đã chín phải bảo quản ở kho lạnh có nhiệt độ không khí -5 0C. Tùy theo
lọa phô mai mà người ta sử dụng các loại bao bì khác nhau.
Người ta có thể dùng một số hỗn hợp tráng trực tiếp lên phô mai bên ngoài hoặc bọc
giấy đặc biệt với mục đích để giảm mức hao sản phẩm, giảm chi phí lao động, bảo vệ
hình dáng sản phẩm, ngăn chặn sự phát triển của các loại mốc.
Khi ủ chín phô mai đã được bao bọc lớp polyetylen. Một mặt hạn chế sự trao đổi khí
và phân bố độ ẩm. Mặt khác, chính trong quá trình này, độ ẩm được phân bố đều cả lớp
trong và ngoài phô mai. Hàm lượng ẩm hầu như không giảm trong quá trình ủ chín và
bảo quản.

CHƯƠNG 3: CÁC BIẾN ĐỔI HÓA SINH TRONG SẢN XUẤT PHÔ MAI.
Trong sản xuất pho mát có thể chia thành 2 giai đoạn. Giai đoạn 1 : là quá trình đông
tụ sữa. Giai đoạn 2 là quá trình chín sinh học (repening, curning). Hai giai đoạn này liên

quan với nhau rất chặt chẽ.

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 15


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Quá trình chín sinh học không chỉ phụ thuộc vào điều kiện, quá trình ngâm chín mà
còn phụ thuộc vào chính điều kiện kết tủa casein bằng renin, xử lí hạt pho mát, nhiệt độ
đun lần 2… Có thể nói rằng quá trình chín của pho mát bắt đầu từ rất sớm, tức là ngay từ
lúc đông tụ. Tuy nhiên sự biến đổi sâu sắc hóa sinh các thành phần của sữa (của pho mát)
mà kết quả tạo ra mùi vị đặc trưng xảy ra chủ yếu ở giai đoạn 2.
Ở giai đoạn đầu, sự đông tụ bằng renin là quan trọng nhất. Kết quả của sự đông tụ
này là tạo thành canxi paracaseinat – dưới dạng gel (curd). Tính chất của quện sữa này
phụ thuộc vào số lượng và hoạt độ của renin, lượng ion Ca 2+ trong sữa và pH của sữa.
Khi cho nhiều renin hoạt tính cao vào sữa thì đông tụ càng nhanh và tăng lượng canxi
hòa tan trong sữa, quện sữa sẽ mịn.
Khi gia nhiệt sữa 70 – 800C, canxi hòa tan sẽ chuyển thành canxi phosphat không hòa
tan Ca3(PO4)2 tức là giảm ion Ca2+, quá trình đông tụ sữa sẽ chậm lại, quện sữa không
mịn.
Khi pH càng thấp thì sự đông tụ càng nhanh. Tuy nhiên có giới hạn, ở pH 6,2 là điều
kiện tốt nhất renin tác dụng. Nếu pH giảm thấp hơn nữa thì casein đông tụ không phải do
renin mà là do axit.
Yếu tố thứ 2 quan trọng là việc xữ lí hạt phô mát tạo thành. Mục đích của quá trình
này là loại bớt whey đến mức cần thiết.
Trong quá trình ngâm chín pho mát, các thành phần của sữa biến đổi sâu sắc dưới tác
dụng của enzym khác nhau:
-

Lactoza chuyển hóa hoàn toàn đến axit lactic và hàng loạt các hợp chất khác.

-

Protein bị thủy phân một phần (phụ thuộc vào từng loại pho mát) đến peptit, axit amin.

-

Chất béo bị chuyển hóa tạo ra một số axit béo bay hơi và không bay hơi.

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 16


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Quá trình ngâm chín còn làm biến đổi cấu trúc, trạng thái của phô mai. Sự biến đổi
các thành phần và cấu trúc trong quá trình ngâm chín là kết quả của sự tác động kết hợp
giữa renin và các vi khuẩn lactic.
3.1. Sự biến đổi của lactoza
Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lactoza bị biến đổi rất nhanh. Sau 5 – 10 ngày thì
hầu như chấm dứt. Sản phẩm chính của sự biến đổi này là axit lactic. Vi khuẩn lên men
lactic đồng nhất chuyển hóa hoàn toàn lactoza thành axit lactic. Streptococcus
paracitrovorus 66% và Streptococcus diaxetilactic ở mức trung bình (theo Klimxki).
Độ axit của pho mát tăng rất nhanh ở những ngày đầu, sau đó chậm lại và ở cuối giai
đoạn ngâm chín tăng rất chậm.
Không phải toàn bộ lượng lactoza chuyển thành axit lacticvới lượng tương ứng. Một
phần lactoza được sử dụng cho quá trình lên men khác để tạo thành diaxetyl, axeton, axit

bay hơi, rượu. Một phần axit lactic được tạo thành lại chuyển hóa tiếp dưới tác dụng của
vi khuẩn để thành axit propionic, axit axetic, axit butiric, CO2…
3 CH3CHOHCOOH
Axit lactic

2 CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O
Axit propionic

Axit axetic

Axit lactic còn tương tác với các thành phần khác của phô mai như tham gia phản
ứng trao đổi ion với các muối, tạo thành các phức với protein…
Ví dụ trong phản ứng trao đổi ion, lactoza đã giải phóng axit phosphoric, axit xitric
từ muối của chúng:
Ca(H2PO4)2 + 3CH3CHOHCOOH

2H3PO4 + (CH3CHOCO)2Ca

C6H5O7Na3 + 3CH3CHOHCOOH

C6H8O7 + 3CH3CHOHCOONa

Hai phản ứng này xảy ra ngay ở giai đoạn đầu khi axit lactic được tạo thành. Khi pH
đạt 6.25 axit lactic đã tham gia vào phản ứng trao đổi ion với phức canxi phosphat
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 17


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

paracasein. Canxi trong phức tồn tại ở hai dạng : liên kết với protein và canxi phosphat ở
dạng keo.
Lượng axit lactic tạo thành ảnh hưởng đến chất lượng của pho mát. Nếu quá cao sẽ
hạn chế sự phát triễn của vi khuẩn lactic, làm thay đổi phức protein – canxi phosphat theo
chiều hướng không có lợi cho trạng thái của phô mai. Ngược lại, nếu hàm lượng axit
lactic thấp (pH > 6) tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn có hại hoạt động làm giảm chất
lượng của phô mai.
3.2. Sự biến đổi của các protein
Sự biến đổi sinh hóa các protein trong phô mai xảy ra chủ yếu ở giai đoạn ngâm chín,
90% nitơ hòa tan trong pho mát được tạo thành do kết quả của sự tác động phối hợp của
renin và các proteaza vi khuẩn.
Theo ý kiến của nhiều tác giả, renin có vai trò là tác nhân đông tụ sữa và thủy phân
không sâu protein tạo thành một số sản phẩm có tác dụng thúc đẩy sự hoạt động của vi
khuẩn lactic. Và chính proteaza của vi khuẩn lactic mới tiếp tục thủy phân protein. Các
proteaza vi khuẩn phá vỡ các liên kết peptit, disunfit… tạo thành các proteaza, các
polypeptit, peptit và cuối cùng thành các axit amin.
Mức độ thủy phân protein được đánh giá qua các sản phẩm của quá trình này.
Trong quá trình ngâm chín, một số axit amin bị phân hủy, một số khác bị biến đổi
thành axit amin mới.
Trong phô mai đã ngâm chín, người ta thấy vắng xerin và metionin và rất có thể hai
axit amin này đã được dùng lam nguyên liệu cho sự tổng hợp xistein.

CH2CH3
CH2
CHNH2
COOH
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

CH2SH

CH2
CHNH2
COOH
Homoxistein
Trang 18


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

CH2SH
CH2
CHNH2
COOH
Homoxistein

CH2OH
CHNH2
+COOH

titotransferaza

Xerin

CH2OH
CH2
CHNH2
COOH
Homoxerin

S

CH2
CH2
CHNH2
COOH
Xistationin

CH2
CHNH2
COOH

CH2OH
CHNH2
COOH
+
Xerin

Homoxerin vừa được tạo thành có thể lại biến đổi thành axit γ-amino butiric.
Arginin dưới tác động của arginaza (do vi khuẩn tạo ra) chuyển thành ornitin.

HN =

NH2
C
(CH2)3
CNNH2
COOH
Arignin

arginaza
+ H2O

NH2
(CH2)3
CNNH2 + 2NH3 + CO2
COOH
Omitin

CHOH
CH2NH2
NgườiCH2
ta còn cho rằng, axit γ – amino butiric
CH2 được tạo thành từ axit glutamic nhờ tác
CH2
CH2
động của decacboxylaza.
CNNH2
COOH
COOH
Axit γ – amino butiric
Axit glutamic
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 19


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

-CO2

Số lượng cũng như thành phần axit amin tự do trong phô mai phụ thuộc vào từng

loại, phụ thuộc vào hàm lượng nước, vào nhiệt độ đun lần 2, vào thành phần chủng…
Trong quá trình ngâm chín, tổng hàm lượng axit amin tự do không ngừng tăng ( mặc
dù có thể hàm lượng của các axit amin này giảm trong khi axit amin khác lại tăng).
Người ta còn nhận thấy nếu tiếp tục quá trình ngâm chín đến một mức nào đó thì axit
amin, dưới tác dụng của enzim oxy hóa – khử của vi khuẩn sẽ tham gia hàng loạt phản
ứng khác như chuyển nhóm amin, khử CO2… kết quả tạo thành hàng loạt chất mới có tác
dụng tạo mùi vị cho phô mai. ( Ví dụ như sự deamin hóa các axit amin.). Trong nhiều
loại phô mai, người ta tìm thất axit phenylpropionic. Nó có thể đã tạo thành từ sự deamin
của phenylalanin.

+ NH3

H2O

CH2 CHOH COOH
Phenylhydroxypropionic

+2H

Phenylalanin cũng có thể phản ứng theo một cách khác để tạo thành axit
+ NH3
phenylpropionic:
CH2 CH COOH
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Axit phenylpropionic

Trang 20

Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Đối với alanin cũng xảy ra phản ứng tương tự tạo thành axit propionic và axit piruvic
theo sơ đồ sau:
+2H

CH2 CH COOH

CH2 CH COOH
+ NH3
Axit propionic

NH2
Alanin
CH2 CH COOH

CH2 C COOH

+2H

CH3 CH COOH

NH

NH2
Alanin

Axit propionic

Tuy nhiên, việc tìm thấy trong phô mai axit propionic và axit piruvic chưa hẳn đã

chứng minh được đó là kết quả của sự deamin của alanin bởi như ta đã biết axit piruvic là
sản phẩm trung gian, còn axit propionic là sản phẩm cuối của sự lên men lactoza.
Trong một số loại phô mai, người ta tìm thấy axit suxinic và axit α- xetoglutamic là
kết quả của dự deamin của axit aspartic.

COOH
CHNH2
CH2
COOH
Axit aspartic

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

+2H

COOH
CH2
CH2
COOH
Axit suxinic
Trang 21

+ NH3


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

COOH
CHNH2
CH2

COOH
Axit aspartic

COOH
CO
+ NH3
CH2
CH2
Axit α- xetoglutamic

+2H

Tất cả các dạn deamin ( khử, thủy phân, oxy hóa) của các axit amin trong phô mai
xảy ra dưới tác động của vi khuẩn lactic.
Sự thay đổi số lượng và tỉ lệ giữa các axit amin tự do trong phô mai xảy ra mạnh mẽ
nhờ sự hoạt động của vi khuẩn propionic.
Ngoài khả năng deamin, axit aspartic và axit glutamic còn có thể chuyển nhóm amit
của mình cho một axit α-xeto khác nhờ enzyme aminotransferaza. Ví dụ phản ứng giữa
axit aspartic và axit pyruvic xảy ra như sau:
COOH
CH2
+
CH2
CHNH2
COOH
Axit aspartic

CH3
CO
COOH

Axit piruvic

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

COOH
CH2
+
CH2
aminotransferaza
CO
COOH
Axit α-xetoglutamic

Trang 22

CH3
CHNH2
COOH


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Theo ý kiến của nhiều nhà khoa học, trong các loại phô mai mềm còn có các amin –
cadaverin và putrecxin tạo thành do sự khử CO2 lizin và ornitin.
CH2 CH2 CH2 CH2
NH2
Lizin

CH2 CH2 CH2 CH
NH2

Ornitin

CH
NH2 NH2

COOH
NH2

CH2 CH2

CH2 CH2 CH2 + CO2
NH2
Cadaverrin

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 + CO2
NH2
NH2
Putrecxin

OH
C
Các axit amin mạch vòng cũng tham gia phản ứng khử CO 2. Ví dụ như: tyrozin,
OH

tryptophan.
-CO2

Tyram

Các axit amin chứa lưu huỳnh, dưới tác dụng của enzyme của vi khuẩn còn có thể bị

chuyển hóa thành SH, dimetylsunfat, metylmecraptan…

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 23


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Như vậy, các axit amin tự do trong phô mai đã tham gia hàng loạt các phản ứng oxi
hóa khử mà kết quả tạo ra hàng loạt các chất có tác động đến mùi vị và trạng thái của phô
mai ( các axit béo, xeton, axit amin, aldehyt, NH3, CO2…).
3.3. Sự biến đổi của chất béo
Các biến đổi của chất béo xảy ra theo hai hướng :thuỷ phân và oxy hoá.
Mức độ thuỷ phân chất béo trong pho mát cứng và phô mai mềm là rất khác nhau:
thuỷ phân sâu xảy ra ở phô mai mềm, trong khi ở pho mát cứng, một số loại mốc, vi
khuẩn micrococci hoạt động rất mạnh mẽ và tích tụ một lượng đáng kể axit béo, đặc biệt
là axit béo bay hơi để tạo ra mùi vị đặc trưng của phô mai.
Trong phô mai đã chín hàm lượng axit béo do ở vỏ và ruột không giống nhau, ở lớp
vỏ quá trình thuỷ phân chất béo xảy ra mạnh mẽ hơn do tác động của hệ vi khuẩn bề mặt
(mốc, men, vi khuẩn hiếu khí).
Một số loại phô mai như rocgor, quá trình ngâm chín còn có sự tham gia của nấm
mốc do con người chủ động đưa vào. Trong trường hợp này thì sự thuỷ phân chất béo ở
ngoài vở và trong hầu như giống nhau.
Trong tất cả các loài phô mai, người ta đều tìm thấy các axit béo butyric, axetic….
Axit axetic không phải là kết quả của sự thuỷ phân chất béo mà là kết quả của sự lên
men lactoza.
Axit formic là sản phẩm của sự chuyển hoá chất béo của vi khuẩn axit butyric có
nhiều trong phô mai mềm (mà quá trình chín có sự tham gia của mốc).
Trong phô mai mềm còn có axit caproic, capilic và capric. Khi bảo quàn thời gian

dài, trong các phô mai này còn tạo thành các axit valerianic izovalcrianic.

GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 24


Đề tài: Các biến đổi hóa sinh trong sản xuất phô mai

Ngoài sự tích tụ các axit béo, trong pho mát mềm đặc biệt là loại mốc, còn tạo thành
các xeton, aldehyt, và các hợp chất khác. Thành phần quan trọng tạo nên mùi vị của các
loại phô mai mềm là metyxeton, metylxeton được tạo thành theo sơ đồ sau:
R CH2 CH2COOH

R C CH2COOH
O

R C CH3 + CO
O

Như vậy là các sản phẩm của sự thuỷ phân và oxy hoá chất béo trong phô mai mềm
đã tạo cho chúng mùi vị rất đặc trưng.
Trong các pho mát cứng thì mức độ thuỷ phân và oxy hoá chất béo thấp hơn,kết quả
tạo thành một lượng nhỏ axit butyric, capilic, caprilic và chính các sản phẩm này tham
gia vào sự tạo mùi thơm.
Trong quá trình chin của phô mai, hàng loạt các biến đổi đã xảy ra đối với các thành
phần của phô mai. Lactoza bị chuyển hoá hoàn toàn thành axit lactic và các sản phẩm
khác. Protein bị biến đổi sâu sắc thành các polypeptit, axit amin, axit béo, amin, axit
xeton, aldehyt và các hợp chất khác.
Sự chuyển hoá chất béo trong pho mát đã tham gia vào sự tạo thành mùi vị ở những

mức độ khác nhau, trong đó phải kể đến protein và chất béo, đóng vai trò hết sức quan
trọng.
Trong quá trình chín của phô mai, mùi vị của phô mai luôn thay đổi cùng với sự tích
tụ các sản phẩm của sự chuyển hoá các chất. Khi phô mai chín, tức là lúc mà sự biến đổi
protein, chất béo và lactoza phù hợp nhất. Nói một cách khác, thời điểm phô mai chín là
lúc chúng có mùi vị hài hoà nhất, đặc trưng nhất.
Nếu tiếp tục kéo dài ngâm chín ngay cả trong điều kiện tốt thì tỷ lệ các chất tạo mùi
và tạo vị có thể sẽ thay đổi và khi đó sẽ làm giảm chất lượng phô mai. Mùi và vị của phô
mai là kết quả của sự phối hợp của rất nhiều các hợp chất hoá học tức các sản phẩm của
sự chuyển hoá protein, chất béo, lactoza.
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

Trang 25