Ứng dụng enzyme trong công nghiệp sản xuất sữa 1

Enzyme trong công nghiệp sữa
LỜI NÓI ĐẦU
Sữa là một thực phẩm có giá trò dinh dưỡng cao nhất.Trong sữa có đầy
đủ các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ được cơ thể hấp thu .Ngòai các thành
phần chính là protein, lactose , lipit , muối khóang còn có tất cả các lọai
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 sử dụng protein sữa để tạo thành hemoglobin dễ dàng hơn
bất cứ protein của thành phẩm nào khác.
Sữa thích hợp cho tất cả mọi người từ trẻ em cho đến người già.Từ
sữa , người ta có thể sản xuất ra rất nhiều lọai thực phẩm khác nhau : sữa
thanh trùng , sữa tiệt trùng , sữa cô đặc , sữa bột , sữa lên men yaourt , kefir ,
phômai , bơ , kem … Trong đó phômai là một sản phẩm đạt gía trò dinh dưỡng
cao nhất và được các nước NaUy, Hà Lan …sản xuất và sử dụng từ rất lâu .
Ở đề tài này chúng em xin giới thiệu một ít về sữa : thành phần của
sữa , các cách bảo quản sữa trước khi chế biến , cách để xác đònh chất lượng
sữa, và các sản phẩm từ sữa.
1
Enzyme trong công nghiệp sữa
MỤC LỤC
A-TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THÀNH PHẦN CỦA SỮA
I-TÍNH CHẤT VẬT LÝ.........................................................3
II-THÀNH PHẦN CỦA SỮA
II.1-Thành phần dinh dưỡng..............................................3
II.2-Enzyme........................................................................8
a- Enzyme oxy hóa sinh học
b-Enzyme thủy phân
II.3-Vi sinh vật trong sữa và vai trò của nó........................9
a- Nấm mốc
b- Nấm men
c- Vi kuẩn

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
I.1-Thủy phân chất béo...................................................11
I.2- Thủy phân protein....................................................12
I.3- Các biến đổi hóa học và hóa sinh khác liên quan đến
sự trao đổi chất của hệ vi sinh vật ..........................................13
II-CÁC CÁCH BẢO QUẢN
II.1- Bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp..................................13
II.2- Bảo quản sữa ở nhiệt dộ cao....................................14
II.2.1- Thanh trùng sữa...............................................15
II.2.2- Tiệt trùng sữa..................................................17
II.3-Bảo quản sữa bằng phương pháp hóa học................18
C-KIỂM TRA CHẤT LƯNG SỮA
D-ENZYME ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT PHOMAT
I-Giới thiệu chung.................................................................22
II-Phân lọai sản phẩm phomat..............................................23
III-nguyên liệu......................................................................24
IV-Quy trình sản xuất phomat..............................................26
V-Sự thay đổi thành phần sữa trong sản xuất phomat.........33
VI-Sản phẩm còn lại sau khi tách khối đông tụ ..................38
VII-Các enzyne sử dụng trong đông tụ sữa..........................40
2
Enzyme trong công nghiệp sữa
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
o
C 1,030 – 1,034
- Tỷ nhiệt 0,93
- Điểm đông -0,55
o
C
- pH 6,5 – 6,6
- Độ axit(
o
D) 16 -18
- Chỉ số khúc xạ ở 20
o
C 1,35
II- THÀNH PHẦN CỦA SỮA :
II. 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 …)
a) Nước:
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.
3
Enzyme trong công nghiệp sữa
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 C
12
H
22
O
11
. H
2
O (phân tử α-lactose
ngâm một phân tử nước)
-Dạngβ- lactose anhydrous C
12
H
22
O
11
(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:
C
12
H

22
O
11
+ H
2
O C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
Đường lactose của sữa rất nhạy cảm bởi nhiệt. Giữa 110-130
o
C xảy
ra dạng mật nướccủa tinh thể đường. Trên 150
o
C ta nhân được màu vàng
và ở 170
o
C 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.
c) Protein:
Protein trong sữa bao gồm nhiều lọai : α-lactalbulin, β-

lactoglobulin, 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-,γ- va øκ -
casein:
α- casein: 60% casein tòan phần
β- casein: 30% casein tòan phần
γ- casein: 4-8% casein tòan phần
κ- casein: 2-6% casein tòan 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.
4
Enzyme trong công nghiệp sữa
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.
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
5
Enzyme trong coâng nghieäp söõa
6
Enzyme trong công nghiệp sữa
+ Nhóm 2: hợp chất với glyxerol
Đặc tính hoá lýù của chất keo:
Mật độ quang ở 15oC 0,91-0,95
Điểm nóng cháy 31-36
o
C
Điểm hóa rắn 25-30
o
C
Chỉ số iot 25-45
Chỉ số xà phòng hóa 218-235
Chỉ số acid bay hơi không hòa tan 1,5-3
Chỉ số acid bay hơi hòa tan được 26-30
Chỉ số khúc xạ 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.

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.
7
Enzyme trong công nghiệp sữa
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(2-3mg),
Mn(0,05mg)…
II. 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 - Các enzyme oxi hóa sinh học:
Lactoseperoxydase:Enzyme này luôn có trong sữa động vật, nó do
tuyến vú tiết ra. Tuy nhiên vi khuẩn leucoCyt cũng có thể tổng hợp
được. Là enzyme phânnhủy nước oxy già tạo thành oxy họat động và có
thể liên kết với các chất chứa oxy. . Đây là một metallo enzyme, nó có
chứa Fe trong phân tử. Phân tử lượng của enzyme82. 000 Da. Enzyme có
pH tối thích 6,8. Theo luquet (1985),hàm lượng trung bình trong sữa 30
mg/l. Trong sữa non hàm lượng thường cao hơn. khi đun nóng sữa đến 80
oC trong vài giây, lactoperoxydase sẽ bò vô họat.
Reductase:được sinh ra từ vi sinh vật. Trong thực tế sự hiện diện của
enzyme này dấn đến sự mất màu nhanh chóng của hợp chất xanh
metylen được cho vào ban đầu trong sữa tươi (do sự hình thành hợp chất
Leuco-derive không màu). Ở nhiệt đô 70 oC trong 3 phút hoặc 80 oC
trong 10 phút enzyme này sẽ bò phà hủy hòan tòan.
Ý nghóa thực tế của enzyme này rất đáng kể : 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 khá bền nhiệt nên
cần phải đun nóng sữa đến 70 oC trong 30 phút để phá hủy nó.
b - Các enzyme thủy phân:
8
Enzyme trong công nghiệp sữa
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:
o Phosphatase kiềm có pH tối thích là 9,6 Enzyme này được
họat hóa bởi Mg
2+
, Mn
2+
và bò vô hoạt hóa bởi Zn
2+
, Be
2+
,I
2
.
Có khoảng 30-40% 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.
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.
9
Enzyme trong công nghiệp sữa
Lysozyme: Là enzyme xúc tác phản ứng thủy phân liên kết L 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).
II.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
a) Nấm mốc :
Ø 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 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
o
C. 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

10
Enzyme trong công nghiệp sữa
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
o
C, hầu hết các vi khuẩn
lactic nhiễm trong sữa sẽ bò tiêu diệt.
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
, H
2
…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
o
C 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
o
C. 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
CO

2
,H
2
… 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
o
C.
Vi khuẩn propionic chuyển hóa đường thành acid propionic, acid
acetic,khí CO
2
…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.
Hấu hết chúng bò tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75
o
C 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
, H
2
S…làm cho sữa có mùi khó
chòu.
11
Enzyme trong công nghiệp sữa
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.
Ngòai ra, còn có một số vi khưẩn gây thối tạo ra khí (CO
2
, H
2
…),
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:
I.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 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
o
C. 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
o
C. 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
12
Enzyme trong công nghiệp sữa
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
o
C cần diễn ra trong thời gian tối thiểu là 54 phút, còn ở 130
o
C
tối thiểu là 5,2 phút. Chỉ có phương pháp tiệt trùng sữa ở nhiệt độ cao
trong một khỏang thời gian xác đònh thì mới có thể ức chế được hòan
tòan họat tính nhóm enzyme lipase.
I.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
o
C ). Các enzyme này có pH tối ưu là
7-8, niệt độ tối ưu trong khỏang 40-50
o
C. 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
o
C 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 cần xử lý nhiệt để vô họat
các enzyme và tiêu diệt hệ VSV nhiễm vào sữa.
I.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.
Ta thử xét vài ví dụ :
13
Enzyme trong công nghiệp 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 nhómvi khuẩn propionic, trong quá trình tổng hợp năng
lượng, chúng chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetic, khí
CO
2
… 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.
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.
II.1 - Kỹ thuật bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp:
Cho đến nay, các phương pháp bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp chưa
được sử dụng rộng rãi. Bởi vấn đề bảo quản sữa ở trạng thái lạnh đdặt ra
các vấn đề về kó thuật và kinh tế rất lớn, mà hiện nay có nhiều khó khăn
chưa giải quyết được.
Như đã biết “men lactic” là nguyên nhân chính gâyra sự acid hóa sữa sẽ
họat động chậm lại khi mhiệt độ của khối sữa đạt xấp xỉ 10
o
C và đặc
biệt là sự hình thành acid latic của sữa sẽ ngừng lại khi nhiệt độ đạt 2-3
o
C. Điều này có thể không xảy ra với các enzyme khác. Đặc biệt đối với
các lòai VSV chúa enzyme thủy phân casein phát triển tốt ngay ở 0
o
C
14
Enzyme trong công nghiệp sữa
làm biến tính các protit của sữa và sản sinh ra các chất độc nguy hiểm
trước hết là đối vơiù trẻ con bú.
Để ngăn chặn sự phát triển của VSV, người ta cần phải làm đông
lạnh. Ở nhiệt độ dưới điểm đóng băng, phần lớn các VSV bò ức chế họat

động. Tuy nhiên khi nhiệt độ của khối sữa trở lại bình thường thì chúng
lại họat động trở lại để tái thiết lập sự sống của chúng.
Việc bảo quản sữa ở trạng thái lạnh chỉ có thể có hiệu quả khi sữa
phải hết sức sạch sẽ, không bò hư hỏng, được thu họach trong các điều
kiện vệ sinh nghiêm ngặt, cũng như được xử lý bằng các phương pháp
thích hợp.
Nếu quá trình làm lạnh tiến hành ở nhiệt độ trên điểm đóng băng
sẽ không làm thay đổi cà về thành phần lẫn cấu trúc của sữa. Ngược lại,
sự đông lạnh sẽ dẫn đến một số biến đổi lý hóa làm mất tính đồng nhất
của sữa. Đặc biệt, trong quá trình làm lạnh đông chậm sẽ xảy ra quá
trình phân chia các cấu tử khác nhau : trước tiên là sự hính thành các tinh
thể đá từ nước và các thành phần hòa tan, tâp trung trong phần chưa
được đông lạnh. Tiếp tục hạ thấp nhiệt độ, một số cấu tử kết tụ lại. Đặc
đối với chất béo có trong sữa sẽ bò thay đổi một cách sâu sắc, các
triglyxerit ngọai bào bắt đầu kết tinh ở 6-7
o
C gây nên sự co rút thành
phần protein làm cho bề mặt lớp vỏ màng của các cấu béo bò phá cỡ và
có thể bò khết tinh làm mất đi tính mềm mại của thàng phần chất béo.
Sữa làm lạnh đông chậm, sau khi tan giá sẽ xụất hiện vón cục của
casein và của chất béo. Điều này rất nguy hiểm nhưng người ta có thể
tránh được bằng cách làm lạnh đông nhanh. Với phương pháp này cho
phép phân tán được các cấu tử, làm cho chúng không có khả năng liên
kết với nhau làm xuất hiện các hiện tượng vón cục và sữa làm lạnh đông
sẽ ổn đònh trong trạng thái đồng nhất.
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
o

C. 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
o
C 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:
15
Enzyme trong công nghiệp 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 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
o
C 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
o
C. 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.
II. 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
o
C.
Còn đối với sản phẩm chỉ cần bảo quản trong thời gian ngắn, có
thể sử dụng nhiệt độ thâp hơn 100

o
C, 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
o
C là phương pháp
tiệt trùng và nhận được sữa tiệt trùng.
16
Enzyme trong công nghiệp sữa
Trong trường hợp đun nóng ở nhiệt độ thấp hơn 100
o
C 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
o
C, 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
o
C 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 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
o
C 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
o
C. 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.

17
Enzyme trong công nghiệp sữa
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.
18
Enzyme trong công nghiệp sữa
 Tác động lên thành phần đường lactose:
Khi đun nóng sữa trên 100
o
C 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
lactose -protein, mà phức chất này không có một lọai enzyme tiêu hóa
nào có thể phân tách được.
 Tác động đến enzyme :
Ở 75
o
C phosphotase kiềm bò phá hủy tức khắc. Trong khi đó cần phải
đạt tới 80-82

o
C trong vài giây để phá hủy enzyme reductase cũng như
peroxydase. Ở 85-90
o
C 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
o
C trong điều kiện có oxy tự do sẽ gây mất
mác đáng kể một số vitamin ( A, B1, B12, C );khi đun nóng ở 100-110
o
C
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
o
C 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.
II.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
19