NGHIÊN cứu QUÁ TRÌNH lên MENTRONG sản XUẤT YAOURT DÂUCÓ bổ SUNG DHA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
------------o0o------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN MEN
TRONG SẢN XUẤT YAOURT DÂU
CÓ BỔ SUNG DHA

GVHD : Ths. Huỳnh Thế Viên.
SVTH : Trần Thị Liên Hoa.
MSSV : 104110076.

Tp.HCM, tháng 10 năm 2008.
i


Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Ban Giám Hiệu Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí
Minh.
Ban chủ nhiệm khoa Công Nghệ Thực Phẩm và toàn thể thầy cô đã tận
tình chỉ dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong thời gian học tập.
Lòng biết ơn sâu sắc xin gửi đến Thầy Huỳnh Thế Viên – giáo viên
hướng dẫn đề tài, đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận văn
này.
Đồng thời, xin chân thành cảm ơn tất cả người thân, bạn bè đã giúp đỡ
tôi suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài.
Do thời gian thực hiện đề tài có giới hạn, kiến thức bản thân có hạn nên
luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được ý kiến

đóng góp của quý thầy cô và các bạn để luận văn được đầy đủ và hoàn chỉnh hơn.
TPHCM, Tháng 10 – 2008
Trần Thị Liên Hoa.

ii


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Sữa chua chứa 2 – 3% acid lactic được tạo nên do kết quả lên men đường lactose của
vi khuẩn lactic. Sự có mặt của acid lactic trong sữa chua làm tăng khả năng tiêu hóa của con
người, đặc biệt sự chuyển hóa các thức ăn giàu P, Ca. Trong lên men sữa, ngoài vi khuẩn
lactic, để tăng giá trị của sản phẩm chúng tôi bổ sung thêm dâu và DHA. Xuất phát từ nguyên
nhân đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “quá trình lên men trong sản xuất yaourt dâu
có bổ sung DHA”, cũng như góp phần làm đa dạng hóa các loại sản phẩm thực phẩm trên thị
trường.
Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã thực hiện những nội dung sau:
- Tìm hiểu tổng quan về nguyên liệu sữa và quá trình lên men, nguyên liệu dâu, pectin,
DHA.
- Tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất như:
+ Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu của sữa đến quá trình lên men
lactic trong sản xuất sữa chua.
+ Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống vi khuẩn đến quá trình lên men lactic trong sản
xuất sữa chua.
+ Tối ưu hóa ba đại lượng nồng độ chất khô ban đầu của sữa, tỷ lệ giống vi khuẩn và
thời gian lên men theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm.
+ Xác định tỉ lệ phối trộn dâu và pectin thích hợp cho sản phẩm yaourt dạng sệt có bổ
sung DHA.
Sau quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã thu được kết quả như sau:
- Điều kiện tối ưu cho quá trình lên men yaourt để sản phẩm đạt yêu cầu về độ chua 70oT
là:

+ Nồng độ chất khô ban đầu của sữa:14,5%
+ Tỷ lệ dịch men cấy vào sữa nguyên liệu: 6,5%
+ Điều kiện lên men tối ưu: nhiệt độ to=43oC, thời gian τ = 180 phút.
- Để có được sản phẩm yaourt dâu bổ sung DHA, cần bổ sung hỗn hợp dâu- đường, pectin,
DHA với khối lượng 5g dâu/100 ml yaourt, 10g đường/100ml yaourt, 0.15g pectin/100 ml
yaourt, 0.5g bột DHA vi bao/100ml yaourt.

iii


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Bìa ................................................................................................................................... i
Nhiệm vụ đồ án
Lời cảm ơn ..................................................................................................................... . ii
Tóm tắt ........................................................................................................................... iii
Mục lục ............................................................................................................................iv
Danh sách bảng biểu .......................................................................................................vii
Danh sách hình vẽ ............................................................................................................ix
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ..............................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề...............................................................................................................2
1.2 Mục tiêu nghiên cứu...............................................................................................2
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ............................................................................................3
2.1 Giới thiệu về sữa chua ............................................................................................4
2.2 Giới thiệu về sữa nguyên liệu ................................................................................5
2.2.1 Thành phần hóa học của sữa ............................................................................5
2.2.1.1 Nước..........................................................................................................7

2.2.1.2 Lactose ......................................................................................................7
2.2.1.3 Lipids ......................................................................................................10
2.2.1.4 Các hợp chất có chứa nitơ ........................................................................13
2.2.1.5 Enzyme....................................................................................................19
2.2.1.6 Vitamin....................................................................................................20
2.2.1.7 Chất khoáng.............................................................................................20
2.2.1.8 Các muối .................................................................................................21
2.2.1.9 Các hợp chất khác....................................................................................21

iv


2.2.2 Hệ vi sinh vật có trong sữa.............................................................................22
2.2.2.1 Vi khuẩn lactic........................................................................................22
2.2.2.2 Trực khuẩn đường ruột coliform .............................................................23
2.2.2.3 Vi khuẩn butyric .....................................................................................23
2.2.2.4 Vi khuẩn propionic .................................................................................23
2.2.2.5 Vi khuẩn gây thối....................................................................................24
2.2.2.6 Nấm Men................................................................................................24
2.2.2.7 Nấm mốc ................................................................................................25
2.2.3 Vi khuẩn lên men sữa chua ...........................................................................25
2.3 Các biến đổi sinh hóa chủ yếu trong quá trình lên men lactic
trong sản xuất sữa chua ............................................................................................27
2.3.1 Chuyển hóa đường sữa trong quá trình lên men ............................................27
2.3.2 Sự thay đổi protein sữa trong quá trình lên men ............................................29
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men .....................................................29
2.5 Nguyên liệu dâu ....................................................................................................31
2.5.1 Nguồn gốc và sự phát triển của dâu tây..........................................................31
2.5.2 Thành phần dinh dưỡng ................................................................................32
2.6 Chất ổn định sử dụng trong sản phẩm yaourt ..................................................32

2.7 DHA .....................................................................................................................33
2.7.1 Tổng quan về acid docosahexaenoic .............................................................33
2.7.2 Nguồn gốc thu nhận và tình hình nghiên cứu DHA........................................37
2.8 Quy trình sản xuất..............................................................................................38
2.8.1 Quy trình công nghệ .......................................................................................38
2.8.2 Thuyết minh quy trình công nghệ ...................................................................39
2.9 Phân tích đánh giá chất lượng của sản phẩm sữa chua ....................................43
2.9.1 Các chỉ tiêu cảm quan....................................................................................44

v


2.9.2 Các chỉ tiêu hóa lý .........................................................................................44
2.9.3 Hàm lượng kim loại nặng ..............................................................................44
2.9.4 Độc tố vi nấm của sữa....................................................................................44
2.9.5 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và dư lượng thuốc thú y của sữa...................45
2.9.6 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua....................................................................45
2.9.7 Phụ gia thực phẩm .........................................................................................45
2.10 Các sự cố thường xảy ra trong sản xuất yaourt .................................................45
2.10.1 Mùi vị thiếu và không đặc trưng ..................................................................45
2.10.2 Tạo đông yếu...............................................................................................46
CHƯƠNG 3 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................47
3.1 Nguyên liệu ..........................................................................................................48
3.1.1 Sữa ................................................................................................................48
3.1.2 Giống Vi Sinh Vật .........................................................................................49
3.1.3 Dâu Tây.........................................................................................................49
3.1.4 Đường ...........................................................................................................49
3.1.5 Pectin ............................................................................................................50
3.1.6 DHA..............................................................................................................50
3.2 Dụng cụ thí nghiệm và hóa chất ..........................................................................50

3.3 Sơ Đồ nghiên cứu..................................................................................................51
3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô và tỷ lệ giống vi khuẩn cho vào đến quá trình
lên men của vi khuẩn trong sản xuất yaourt......................................................................52
3.3.2 Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men trong sản xuất yaourt theo
phương pháp quy hoạch thực nghiệm toàn phần TYT ......................................................52
3.3.3 Xác định tỉ lệ phối trộn dâu và pectin thích hợp cho sản phẩm yaourt dạng sệt có
bổ sung DHA...................................................................................................................52
3.4 Phương pháp phân tích........................................................................................53
3.4.1 Xác định đường khử bằng phương pháp DNS ...............................................53
3.4.2 Xác định độ acid ...........................................................................................54

vi


3.4.3 Xác định tỉ lệ phối trộn ..................................................................................55
3.4.4 Xác định độ khô của sản phẩm yaourt............................................................57
3.4.5 Xác định pH của sản phẩm yaourt..................................................................57
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .....................................................................58
4.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu trong nghiên liệu sữa và tỷ lệ giống vi
khuẩn cho vào đến quá trình lên men trong sản xuất yaourt...................................59
4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô trong nguyên liệu sữa đến quá trình lên
men trong sản xuất yaourt ............................................................................................59
4.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống vi khuẩn cho vào đến quá trình lên men trong
sản xuất yaourt.............................................................................................................64
4.2 Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men của vi khuẩn trong sản
xuất yaourt bằng phương pháp thực nghiệm yếu tố toàn phần ..............................70
4.3 Xác định tỉ lệ phối trộn dâu và pectin thích hợp cho sản phẩm yaourt dạng sệt
bằng phép thử so hàng ...............................................................................................73
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................82
5.1 Kết luận............................................................................................................83

5.2 Kiến nghị..........................................................................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. I
PHỤ LỤC A ................................................................................................................III
PHỤ LỤC B.................................................................................................................VI
PHỤ LỤC C.............................................................................................................. VIII
PHỤ LỤC D ................................................................................................................IX

vii


Danh sách bảng biểu
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của một số loại sữa .............................................................6
Bảng 2.2: Các thành phần chính của 1 lít sữa ......................................................................6
Bảng 2.3: Thành phần chất béo trong sữa ............................................................................11
Bảng 2.4: Thành phần các acid béo trong sữa ......................................................................12
Bảng 2.5: Tỷ lệ casein và protein hòa tan ............................................................................14
Bảng 2.6: Thành phần các protein hòa tan có trong sữa bò ..................................................17
Bảng 2.7: Một số enzyme đã tìm thấy trong sữa bò .............................................................19
Bảng 2.8: Thành phần acid citric và chất khoáng trong sữa .................................................21
Bảng 2.9: Một số vi khuẩn lactic quan trọng sử dụng trong công nghiệp sữa .......................22
Bảng 2.10 : Thành phần hóa học của dâu tây........................................................................32
Bảng 2.11: Các chỉ tiêu cảm quan sản phẩm sữa chua .........................................................44
Bảng 2.12: Các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm sữa chua .........................................................44
Bảng 2.13: Hàm lượng kim loại nặng ..................................................................................44
Bảng 2.14: Chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm sữa chua ........................................................45
Bảng 3.1: Thành phần dinh dưỡng chính (100g) của sữa bột không béo canxi Nutrimax .....48
Bảng 3.2 : Bảng điểm đánh giá cảm quan sản phẩm sữa chua...............................................56
Bảng 4.1: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến độ chua tổng của môi trường lên men .......59
Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến độ chua tổng(% theo acid lactic) của môi
trường lên men.....................................................................................................................60

Bảng 4.3: Ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu đến sự thay đổi của nồng độ đường
lactose trong quá trình lên men sản xuất yaourt ...................................................................62
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ giống vi khuẩn cho vào đến độ chua tổng trong quá trình lên
men .....................................................................................................................................65
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ giống vi khuẩn cho vào đến độ chua tổng (% theo acid lactic)
trong quá trình lên men ........................................................................................................65

viii


Bảng 4.6: Ảnh hưởng của tỉ lệ giống vi khuẩn cho vào đến sự thay đổi nồng độ đường lactose
trong quá trình lên men sản xuất yaourt ...............................................................................67
Bảng 4.7: Hiệu suất sinh tổng hợp acid lactic ở các tỷ lệ giống khác nhau ...........................69
Bảng 4.8: Hiệu suất sinh tổng hợp acid lactic ở các nồng độ chất khô ban đầu khác nhau ....69
Bảng 4.9: Mức độ và độ biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng lên men của vi
khuẩn...................................................................................................................................70
Bảng 4.10: Ma trân quy hoạch thực nghiệm TYT 23 và kết quả thí nghiệm .........................71
Bảng 4.11 : Kết quả tính toán giá trị y theo phương trình hồi qui .........................................72
Bảng 4.12 : Phối trộn dâu đường theo khối lượng ................................................................73
Bảng 4.13 : Kết quả phân tích cảm quan 4 mẫu yaourt có bổ sung hỗn hợp dâu tươi xay
nhuyễn – đường ...................................................................................................................74
Bảng 4.14 : Kết quả phân tích cảm quan 4 mẫu yaourt có bổ sung hỗn hợp dâu tươi cắt dạng
hạt lựu – đường....................................................................................................................76
Bảng 4.15 : : Kết quả phân tích cảm quan 4 mẫu yaourt có bổ sung hỗn hợp dâu tươi cắt dạng
hạt lựu – đường và pectin.....................................................................................................78
Bảng 4.16 : Kết quả cảm quan sản phẩm hoàn thành ...........................................................81

ix

Danh sách hình vẽ
Hình 2.1 :Thành phần hóa học của sữa.................................................................................5
Hình 2.2: Công thức cấu tạo hóa học của lactose..................................................................8
Hình 2.3: Cấu trúc phân tử, cng6 thức cấu tạo của  ,  , lactose .........................................9
Hình 2.4: Con đường tổng hợp lactose ................................................................................10
Hình 2.5: Cấu tạo sự liên kết của các hạt cầu béo ................................................................11

Hình 2.6:Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa .............................................14
Hình 2.7 : Sơ đồ tổ chức của micelle và tiểu micelle ...........................................................15
Hình 2.8: Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ môi trường đến cấu trúc casein micelle ...............16
Hình 2.9: Streptococcus thermophilus .................................................................................26
Hình 2.10: Lactobacillus bulgaricus ....................................................................................26
Hình 2.11: Quá trình chuyển hóa đường lactose thành acid lactic của vi khuẩn Lactobacillus
bugaricus và Streptococus thermophilus...............................................................................28
Hình 2.12 : Cấu trúc không gian của acid cis- 4,7,10,13,16,19 – docosahexaenoic ...............34
Hình 2.13 : Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua......................................................................38
Hình 2.14 : Máy đồng hóa....................................................................................................39
Hình 2.15 : Thùng lên men...................................................................................................42
Hình 2.16 : Cấu tạo thiết bị phối trộn yaourt và puree trái cây ..............................................42
Hình 2.17 : Thiết bị đóng gói ...............................................................................................43
Hình 3.1 : Sữa bột không béo Nutrimax ...............................................................................48
Hình 3.2 : Sữa chua có đường ..............................................................................................49
Hình 3.3 : Nguyên liệu dâu Tây tươi được sử dụng ..............................................................49
Hình 3.4 : Sơ đồ biểu diễn các nghiên cứu và trình tự của nó ...............................................51
Hình 3.5 : Sơ đồ quá trình lên men sữa chua có phối trộn dâu và pectin ...............................53

x


Hình 4.1 : Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu trong sữa đến độ chua

tổng trong quá trình lên men theo thời gian ..........................................................................61
Hình 4.2 : Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu trong sữa đến tốc độ
hình thành acid lactic ..........................................................................................................61
Hình 4.3 : Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của nồng độ đường trong quá trình lên men lactic
trong sản xuất yaourt............................................................................................................63
Hình 4.4 : Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ giống vi khuẩn cho vào đến độ chua tổng
trong quá trình lên men theo thời gian..................................................................................66
Hình 4.5 : Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến tốc độ hình thành acid lactic.....66
Hình 4.6 : Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỷ lệ giống cho vào đến sự thay đổi nồng độ đường
lactose trong quá trình lên mentrong sản xuất yaourt ............................................................68
Hình 5.1 : Sản phẩm hoàn thiện của đề tài............................................................................83
Hình 5.2 : Máy so màu của phương pháp DNS.................................................................. VIII
Hình 5.3 : Tủ ấm............................................................................................................... VIII
Hình 5.4 :Đồ thị đường chuẩn ........................................................................................... VIII

xi


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Giới Thiệu

Chương 1
GIỚI THIỆU

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

1

GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Giới Thiệu

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Là sản phẩm phổ biến nhất trong sản phẩm sữa lên men và có mặt trên khắp thế giới.
Hương vị yaourt khác nhau do sản phẩm có độ acid khác nhau và hàm lượng những chất dễ
bay hơi khác [26].
Sữa chua chứa acid lactic do kết quả của quá trình lên men đường lactose sẽ làm tăng
khả năng tiêu hóa của con người, đặc biệt sự chuyển hóa thức ăn giàu P, Ca. Sữa chua có
hương vị thơm ngon đặc trưng là do quá trình lên men phụ tạo hương cho sản phẩm như
diacetyl, acetoin, acetaldehyde và một số ester khác …Trong sữa chua chứa một lượng lớn
vitamin nhóm B, vitamin PP, …, một lượng lớn vi khuẩn lactic mà những vi khuẩn này khi
vào ruột sẽ cạnh tranh với vi khuẩn gây thối có trong ruột già làm hạn chế sự phát triển của vi
khuẩn gây thối và tránh được các độc tố xâm nhập vào máu đầu độc cơ thể. Ngoài ra sữa chua
giúp phục hồi hệ vi sinh vật đường ruột có lợi cho cơ thể đối với những bệnh nhân nhiễm
khuẩn dùng kháng sinh liều cao và dài ngày [9].
Do giá trị dinh dưỡng cao và tác dụng hổ trợ tiêu hóa mà sữa chua ngày càng trở nên
thông dụng với người Việt Nam. Để đáp ứng nhu cầu tốt hơn, làm phong phú thêm về mặt
hàng sữa chua, tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu quá trình lên men trong sản xuất sữa chua dâu có
bổ sung DHA”.

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Tiến hành nghiên cứu chế biến sữa chua với trọng tâm giải quyết các vấn đề liên quan
đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm. Trên cơ sở đó tôi tiến hành nghiên cứu các vấn
đề sau đây:
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô ban đầu của sữa đến quá trình lên men
lactic trong sản xuất sữa chua.
Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống vi khuẩn đến quá trình lên men lactic trong sản
xuất sữa chua.

Tối ưu hóa ba đại lượng nồng độ chất khô ban đầu của sữa, tỷ lệ giống vi khuẩn và
thời gian lên men theo phương pháp qui hoạch thực nghiệm.
Xác định tỉ lệ phối trộn dâu và pectin thích hợp cho sản phẩm yaourt dạng sệt có bổ
sung

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

DHA.

2


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

Chương

2

TỔNG QUAN

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

3


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

2.1 GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA
Sữa lên men là kết quả của quá trình hoạt động của vi sinh vật, làm thay đổi các thành
phần bình thường có trong sữa mà đặc trưng là quá trình hình thành acid lactic từ đường
lactose và trong một số sản phẩm đặc biệt có cả sự tạo thành ethanol. Thành phần protit có
trong sữa bị pepton hóa nên làm tăng khả năng tiêu hóa.
Sản phẩm sữa lên men được ưu chuộng từ lâu đặc biệt đối với người dân vùng Trung
Đông. Ở các nước Tây Âu, sản phẩm sữa lên men được tiêu thụ khá phổ biến, từ đầu thế kỷ
XX. Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men ngày một thêm đa dạng, phong phú dưới
nhiều tên gọi và cách trang trí bao bì khác nhau có tác dụng quyết định đến sự lựa chọn loại
sản phẩm ở người tiêu dùng. Tuy nhiên trong các sản phẩm lên men, sữa chua vẫn chiếm vị trí
hàng đầu bởi chất lượng và sở thích cùng với tính giải khát của sản phẩm [15].
Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại. Cấu trúc và mùi
vị yaourt luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu và thói quen sử dụng
của khánh hàng tại các nước khác nhau. Sản phẩm yaourt có thể được phân loại như sau [5]:
- Yaourt truyền thống ( sét stype): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Quá trình lên men diễn ra
trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm.
- Yaourt dạng khuấy ( stirred type) : Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên
men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học. Yaourt dạng khuấy không có cấu trúc gel
mịn và đồng nhất như yaourt truyền thống.
- Yaourt uống (drinking type) : Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị
phá hủy hoàn toàn. Người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để
phá hủy cấu trúc của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm.
- Yaourt lạnh ( frozen type) : Sản phẩm có dạng tương tự như kem. Quá trình lên men sữa
được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp lên men sẽ được xử lý và lạnh
đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm, rồi bao gói.
- Yaourt cô đặc ( concentrated yaourt) : Quy trình sản xuất bao gồm các công đoạn quan trọng
như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm. Trong quá trình cô đặc, người ta sẽ
tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm.

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

4


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

2.2 GIỚI THIỆU VỀ SỮA NGUYÊN LIỆU
Hiện nay ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới sản xuất các sản phẩm sữa chua
trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu. Tuy nhiên sản phẩm từ sữa dê,
sữa cừu trên thị trường không đáng kể. Ở nước ta sữa bò là nguồn nguyên liệu duy nhất cho
ngành công nghiệp sữa (trong đó có sữa chua), công nghiệp bánh, kẹo… Trong phần trình bày
của luận văn này chúng tôi chỉ đề cập đến nguồn nguyên liệu là sữa bò và để đơn giản, gọi tắt
là sữa.[5]
2.2.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SỮA [4, 5, 9, 22]
Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm: nước, lactose, protein và chất
béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số thành phần khác với hàm lượng nhỏ như các chất nitơ phi
protein, vitamin, hormone, các chất màu và một số nguyên tố khoáng.

Hình 2.1 Thành phần hóa học của sữa
Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như chủng động vật nuôi, điều kiện tự nhiên và điều kiện chăn nuôi. Sữa của
các loại động vật khác nhau là rất khác nhau. Sữa cừu có hàm lượng protein và chất béo cao
nhất, tiếp đến là sữa trâu. Hàm lượng lactose trong sữa mẹ cao hơn nhiều so với sữa của các
động vật khác (bảng 2.1).

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

5


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của một số loại sữa [9]
Loại sữa

Protein %

Casein %

Whey

chất béo

Cacbonhydrat

protein %

%

%

Tro %

Sữa mẹ

1,2

0,5

0,7

3,8

7,0

0,2

Sữa ngựa

2,2

1,3

0,9

1,7

6,2

0,5

Sữa bò

3,5

2,8

0,7

3,7

4,8

0,7

Sữa trâu

4,0

3,5

0,5

7,5

4,8

0,7

Sữa dê

3,6

2,7

0,9

4,1

4,7

0,8

Sữa cừu

5,8

4,9

0,9

7,9

4,5

0,8

Bảng 2.2 Các thành phần chính của một lít sữa [9]
Trọng
Các thành phần

Trạng thái

%

lượng
(g/l)

Nước

Pha lỏng

902

87,4

Gluxit

Dạng tự do: lactoza ( do galactoza và glucoza) ở

49

4,75

(40 – 60 g/l)

trạng thái phân tử

39

3,78

33

3,2

Dạng kết hợp: galactoza, galactosamin, axit sialic ở
trạng thái keo, được liên kết với protein < 1 g/l
Chất béo

Ở dạng cầu béo: là những giọt chất béo có đường

(25 -45 g/l)

kính từ 1 - 10  m, được bao bằng một màng
lipoprotein, ở dạng nhũ tương
Ở dạng các hợp chất hòa tan trong chất béo: các
sắc tố (  caroten), sterol (cholesterol), các vitamin.

Hợp chất nitơ

Ở dạng mixen 18g: ở dạng huyền phù, là phức của

(25 -40g/l)

canxi phosphat liên kết với một liên hợp của các
casein.

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

6


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

Ở dạng hòa tan 4,7 g: là những cao phân tử của
albumin và imunoglobulin.
Nitơ phi protein 0,3g: ure, axit uric, creatin…
9

0,87

Sữa đã được làm bốc hơi nước

130

12,6

Các chất xúc tác sinh học: các vitamin ( A, D, E,

Vết

Ở trạng thái keo và hòa tan:
Chất khoáng

-Ở dạng phân tử và ion: axitxitric, K, ca, P, Na, Cl,

(25 -40 g/l)

Mg
-Ở dạng các nguyên tố trung lượng (oligo-element):
Zn, Al, Fe, Cu, I…

Chất khô tổng
số (MST)

K, B1, B2, PP, B6,B12,C…) và các enzim

Các chất khác

Các khí hòa tan :CO2, O2, N2, 4-5% thể tích của sữa

2.2.1.1 Nước
Trong sữa nước chiếm một tỉ lệ lớn từ 85,5 – 89,5% tùy theo từng loại sữa. Nước ở
dạng tự do là chủ yếu.
Nước tự do: nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước. Nó có thể tách ra được
trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô.
Nước liên kết: nước liên kết chiếm một tỉ lệ nhỏ, khoảng 3 – 4%. Hàm lượng nước
liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatit,
polysaccaride. Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như: -NH2, -COOH, -CO-NH-,
=NH,… .Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 0oC, không hòa tan muối, đường. Dạng
đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactose dưới dạng C22H12O11.H2O.
2.2.1.2 Lactose [5, 22]
Trong sữa bò và trong tất cả các loại sữa phục vụ con người, loại carbohydrate chiếm
đa số chính là lactose. Đây là một disaccharide, 4-O-β-D-galactopyranosyl-D-glucopyranose,
là một thành phần đặc biệt chỉ tiết ra ở tuyến vú. Nó được tìm thấy trong sữa của hầu hết tất
SVTH: Trần Thị Liên Hoa

7


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

cả các loài được phân tích và ngày nay người ta đã phát hiện nó tồn tại với một lượng nhỏ
trong một vài loại trái cây thuộc họ Sapotaceae.
Lactose khi bị thủy phân cho ra 1 phân tử đường glucose và một phân tử đường
galactose bởi enzyme lactasa theo phương trình tổng quát:
C12H22O11 + H2O

Thủy phân

C6H12OH + C6H12O6

Hình 2.2 Công thức cấu tạo hóa học của lactose
Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới 2 dạng:
Dạng  - lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử  - lactose ngậm một phân tử
nước).
Dạng  - lactose anhydrous C12H22O11 ( phân tử  - lactose khan).
Tỷ lệ hàm lượng giữa  - lactose monohydrate và  - lactose anhydrous trong sữa phụ
thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa.

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

8


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

Hình 2.3 Cấu trúc phân tử, công thức cấu tạo của  ,  lactose

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

9


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

Hình 2.4 Con đường tổng hợp lactose
Lactose chiếm vị trí hàng đầu trong glucid của sữa. Trong sữa lactose tồn tại ở hai
dạng tự do và liên kết với các protein và các glucid khác.
Lactose có thể lên men dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo thành các sản phẩm
khác nhau. Một trong những biến đổi thường gặp nhất và quan trọng nhất là sự tạo thành acid
lactic gây nên bởi vi khuẩn lactic.Vi khuẩn này có chứa enzyme lactase. Lactase tấn công vào
lactose và tách phân tử này thành glucose và galactose. Các enzyme khác từ vi khuẩn lactic sẽ
phân hủy glucose và galactose thành acid lactic làm tăng độ chua của sữa.
Lactose ở trong sữa có ý nghĩa to lớn đối với cơ thể trẻ em vì nó có khả năng làm tăng
nhanh quá trình trao đổi chất, đồng thời cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể. Đặc biệt do
lactose thấm qua màng ruột già rất chậm cho nên ở trong ruột già nó sẽ bị lên men tạo thành
acid lactic làm hạn chế quá trình thối rữa ở trong ruột.
2.2.1.3 Lipids [22]
Các Lipid có trong sữa thường đơn giản được gọi là chất béo. Chất béo bao gồm 2
loại: lipid đơn giản và lipid phức tạp. Chất béo trong sữa chứa khoảng 96% triglycerides,
phần còn lại là acid béo tự do, các mono-acid diglyceride, các phospholipid, sterols, và
hydrocarbon.
SVTH: Trần Thị Liên Hoa

10

GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu (một số ít có dạng hình oval, tùy theo
giống Bò sản sinh ra sữa) đường kính nằm trong khoảng 0,1 ÷ 20µm. Vì vậy có thể xem sữa
là một hệ nhũ tương dầu trong nước. Kích thước của các hạt cầu béo mang đặc tính di truyền,
thay đổi tùy thuộc vào sự khác nhau giữa các giống và giữa các loài gia súc. Chất béo trong
sữa Bò chứa nhiều dạng hạt cầu rất nhỏ nhưng chúng chỉ chiếm một lượng rất nhỏ trong tổng
số chất béo. Trong 1ml sữa có khoảng 10 ÷ 15 tỷ hạt cầu béo chiếm 75% và nhỏ hơn 1µm
đường kính. Sự toàn diện về cấu trúc của các tiểu cầu là điều kiện quyết định sự ổn định của
chất béo có trong sữa. Đặc biệt sự biến chất của màng tiểu cầu béo sẽ làm tăng cường hoạt
động trực tiếp của một số vi sinh vật làm tăng chỉ số acid, hoặc thay đổi các tính chất hóa lý
một cách sâu sắc, gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầu với nhau, dẫn đến quá trình
tách béo, làm mất tính đồng nhất của sữa.

Hình 2.5 Cấu tạo sự liên kết của các hạt cầu béo
Nếu không đồng hóa sữa tươi trong quá trình chế biến thì trong thời gian tồn trữ sẽ
xuất hiện hiện tượng nổi váng sữa. Đó là do các hạt béo có xu hướng kết hợp lại với nhau
thành chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là euglobulin. Vì tỷ trọng của chất béo nhỏ hơn
nước nên chúng sẽ nổi lên trên mặt nước và tạo thành váng sữa. Khi đó sữa tồn tại dưới hai
pha tách biệt: pha trên cùng với thành phần chủ yếu là lipid, pha dưới có tỷ trọng lớn hơn gồm
nước và một số chất hòa tan trong sữa như lactose, khoáng, vitamin, protein…
Bảng 2.3: Thành phần chất béo trong sữa [5].
Thành phần

Hàm lượng(% so với tổng khối lượng
chất béo)

Lipit đơn giản:

98,5

Glyceride: triglyceride

95 – 96

Diglycerid

2–3

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

11


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

Monoglyceride

0,1

Cholesteride

0,03

Ceride

0,02

Lipit phức tạp

1,0

Các hợp chất tan trong chất béo:

0,5

Cholesterol

0,3

Acid béo tự do

0,1

Hydrocacbon

0,1

Vitamin A, D, K, E

vết

Rượu: phytol, palmitic, stearic, oleic …

vết

Bảng 2.4: Thành phần các acid béo trong sữa [5]
Tên acid béo

Số

% so với tổng số

Nhiệt độ

Trạng thái

nguyên

lượng acid béo trong

nóng chảy

vật lý ở nhiệt

tử C

sữa

(oC)

độ thường

butyric

4

3,0  4,5

-7,9

Lỏng

caproic

6

1,3  2,2

-1,5

Lỏng

A. caprylic

8

0,8  2,5

+16,5

Lỏng

capric

10

1,8  3,8

+31,4

Lỏng/rắn

lauric

12

2,0  5,0

+43,6

Rắn

A. myristic

14

7,0  11,0

+53,8

Rắn

palmitic

16

25,0  29,0

+62,6

Rắn

18

3,0  7,0

+69,3

Rắn

20

0,2

+75,0

Rắn

Acid bão hòa:

A. stearic
A. arachidic
Acid không bão hòa:

SVTH: Trần Thị Liên Hoa

12


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

A. oleic

Tổng quan

18

30  40

+14,0

Lỏng

linoleic

18

2,0  3,0

-5,0

Lỏng

linolenic

18

Không lớn hơn 1,0

-5,0

Lỏng

20

Không lớn hơn 1,0

-49,5

Lỏng

A. arachidonic
Từ bảng 2.4 ta nhận thấy :

Bốn acid béo có tỷ trọng cao nhất là miristic, palmitic, stearic và oleic.
Nhiệt độ nóng chảy của các acid béo tăng khi khối lượng phân tử tăng, Còn số lượng nối đôi
lại làm giảm nhiệt độ nóng chảy [9].
Phosphatit và glycolipit [9].
Các phosphatit và glycolipit đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng các cầu
béo. Trong thành phần của chúng có cả acid béo hòa tan trong chất béo và acid béo hòa tan
trong nước.
2.2.1.4 Các hợp chất có chứa nitơ
Các hợp chất có chứa nitơ trong sữa bao gồm: protein (95%) và các hợp chất chứa nitơ

phi protein (5%). Protein là thành phần quan trọng nhất trong sữa so với các thành phần khác
tồn tại song song.
Vai trò của protein trong sữa bao gồm:
- Về dinh dưỡng: tất cả các sản phẩm từ sữa đều chứa protein.
- Về mặt sinh lý: globulin miễn dịch, vitamin liên kết
- Chức năng:
+ Sự đông đặc: đóng vai trò như 1 enzyme, acid hoặc gây ra sự đông tụ bởi nhiệt trong
sản xuất fomat, các sản phẩm lên men từ sữa, đông đặc và tách whey protein.
+ Tính bền nhiệt: tất cả các sản sản phẩm từ sữa đều được xử lý nhiệt.
+ Hoạt động bề mặt: casein, đông đặc và tách whey protein.
+ Tính lưu biến: tất cả các sản phẩm từ sữa đều chứa protein
+ Tính hút nước: tất cả các sản phẩm chế biến từ sữa và các sản phẩm thực phẩm đều
có những protein chức năng.
SVTH: Trần Thị Liên Hoa

13


GVHD:Ths. Huỳnh Thế Viên

Tổng quan

Trong sữa, các hợp chất chứa Nitơ chiếm khoảng 3,4%, trong đó 3,3% là protein, còn
lại 0,1% là phi protein.

Hình 2.6 Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa
 Protein
Protein là một trong những hợp chất quan trọng của sữa. Trong sữa có nhiều loại
protein khác nhau. Các protein có thể được phân loại bằng nhiều cách dựa vào sự khác nhau
về tính chất hóa học, vật lý, về chức năng sinh học. Bảng sau sẽ trình bày cách phân loại

protein trong sữa theo hệ thống mới. Những nhóm không quan trọng đã được lược bỏ.
Bảng 2.5: Tỷ lệ của casein và protein hòa tan [5]
Protein tổng
Casein (78 – 85%) (ở dạng micelle)

Protein hòa tan (15 – 22%) (ở dạng phân tử)

Tỉ lệ so với tổng số

Loại whey protein

Tỉ lệ so với tổng số

protein

(protein hòa tan)

protein

Casein s

45 –55 %

-lactoglobulin

7 – 12%

Casein 

25 – 35%

-lactalbumin

2 – 5%

Casein 

8 – 15%

Proteo-pepton

2 – 6%

Casein 

3 – 7%

Imunoglobulin

1,9 – 3,3%

Loại casein

Serum albumin
SVTH: Trần Thị Liên Hoa

14