Đánh giá mức độ vệ sinh an toàn tực phẩm của một số loại sữa tươi tiệt trùng trên thị trường hiện nay

ghiệp thực phẩm. Vì sữa tươi là một loại thực phẩm giàu chất dinh dưỡng, được sử dụng rộng rãi không chỉ ở Việt Nam mà còn ở cả thế giới. Tuy nhiên, vì sữa giàu dinh dưỡng nên sữa là môi trường rất thích hợp cho sự phát triển của nhiều loài vi sinh vật cho nên sữa rất khó bảo quản. Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp chế biến sữa rất phát triển nên việc bảo quản và chế biến sữa có nhiều thuận lợi. Có rất nhiều phương pháp bảo quản sữa nhưng phổ biến nhất là phương pháp thanh trùng và tiệt trùng, chúng không những có ý nghĩa lớn trong bảo quản mà còn làm tăng giá trị cảm quan đáp ứng được thị hiếu của người tiêu dùng. Với những tính chất và ứng dụng quan trọng của sữa, đòi hỏi sữa phải đáp ứng tốt các chỉ tiêu vi sinh, chỉ tiêu hoá lý, chỉ tiêu cảm quan…Việc này bắt buộc ta phải kiểm soát chất lượng sữa ở tất cả các giai đoạn từ khâu thu nhận, vận chuyển, bảo quản, chế biến…Tuy nhiên, hiện nay tình hình sản xuất, chế biến, phân phối và sử dụng các sản phẩm sữa tươi tiệt trùng trên phạm vi cả nước chưa được tổ chức, quản lý chặt chẽ. Các sản phẩm sữa tươi tiệt trùng không đủ chất lượng, không hợp vệ sinh, không rõ nguồn gốc hiện diện khắp nơi trên thị trường gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ người tiêu dùng. Theo thống kê của Bộ Y tế, mỗi năm cả nước có khoảng 250 đến 500 vụ ngộ độc thực phẩm với 7.000 đến 10.000 người bị ngộ độc trong đó khoảng 100 đến 200 ca tử vong. Trong số các vụ ngộ độc thực phẩm có khoảng 70 đến 100 vụ ngộ độc do sữa tươi gây ra và nguyên nhân đều là do các chỉ tiêu vi sinh vật vượt quá cao so với quy định cho phép, tuy chưa có ca tử vong nào do ngộ độc sữa tươi gây ra nhưng điều đáng quan tâm ở đây là ngay cả các sản phẩm sữa tươi tiệt trùng của những công ty nổi tiếng như Vinamilk, Dutch Lady cũng không đủ tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm, điều này đã gây ảnh hưởng rất lớn đến tâm lý của người tiêu dùng trong khi đó sữa tươi tiệt trùng lại là một phần rất quan trọng trong khẩu phần ăn hàng ngày đặc biệt là đối với trẻ em hiện nay. [4;5;14] Với tầm quan trọng và ý nghĩa thực tế của việc đánh giá chất lượng sữa và được sự chấp thuận của khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM. Chúng tôi thực hiện đề tài “ Đánh giá mức độ vệ sinh an toàn thực phẩm của một số loại sữa tươi tiệt trùng trên thị trường hiện nay”. Đề tài này được thực hiện dưới sự hướng dẫn của KS. Phạm Minh Nhựt và được thực hiện tại trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM, phòng thí nghiệm vi sinh vật. 1.2 Mục đích - Đánh giá sự biến đổi một số chỉ tiêu vi sinh ảnh hưởng đến chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm (VSATTP) của một số loại sữa tươi trên thị trường theo thời gian. - Đề xuất những khuyến cáo về chất lượng của các loại sữa phân tích. 1.3 Nội dung - Tiến hành phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật: tổng vi sinh hiếu khí, Coliforms, Escherichia coli (E.coli) của sữa tươi tiệt trùng Vinamilk và Vixumilk. - Khuyến cáo cho người tiêu dùng cần lựa chọn sản phẩm đạt yêu cầu khi sử dụng. - Đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao mức độ VSATTP của sữa tươi tiệt trùng. 1.4 Phạm vi nghiên cứu - Phân tích sữa tươi tiệt trùng Vinamilk và Vixumilk - Phân tích, đánh giá một số chỉ tiêu vi sinh: + Xác định tổng vi sinh hiếu khí (TPC) + Định lượng Coliforms + Định lượng Escherichia coli (E. coli) Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu về sữa Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non. Từ xưa con người đã biết sử dụng sữa từ các động vật nuôi để chế biến thành nhiều loại thực phẩm khác nhau. Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu. Ở nước ta sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm.[4;7] 2.1.1 Một số tính chất vật lý của sữa Sữa là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên. Sữa bò thường có màu trắng đục đến vàng nhạt, có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ.[4] Hình 2.1: Sữa tươi Bảng 2.1: Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa [4] Đại lượng Đơn vị đo Giá trị pH - 6,5 ¸ 6,7 Độ chua 0D 15 ¸ 18 Tỷ trọng g/cm3 1,028 ¸ 1,036 Điểm đông đặc 0C -0,54 ¸ -0,59 Thế oxy hoá khử V 0,10 ¸ 0,20 Sức căng bề mặt ở 200C dynes/cm 50 Độ dẫn điện 1/ohm.cm 0,004 ¸ 0,005 Nhiệt dung riêng cal/g.0C 0,933 ¸ 0,954 2.1.1.1 pH của sữa pH của sữa thường được xác định ở 200C. Theo định nghĩa: pH = - lg[ H+] Sữa tươi có giá trị pH trung bình là 6,6. Sữa non (phần sữa đầu tiên trong chu kỳ tiết sữa của động vật) có giá trị pH thấp hơn thường vào khoảng 6,0. Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật như nhóm vi khuẩn lactic, chúng sẽ chuyễn hóa đường lactose trong sữa thành acid lactic và làm giảm pH của sữa.[4] 2.1.1.2 Điểm đông đặc của sữa Điểm đông đặc của sữa thường dao động trong khoảng từ -0,54 – -0,590C. Người ta thường sử dụng chỉ tiêu này để kiểm tra xem sữa có bị pha loãng với nước hay không. Tuy nhiên, khi xử lý sữa ở nhiệt độ cao, điểm đông đặc của sữa sẽ gia tăng do sự kết tủa của một số muối phosphate có trong sữa.[8] 2.1.2 Thành phần hóa học của sữa Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormone và khí. 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, tình trạng sinh lý của từng con vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia súc, chế độ ăn, thời tiết…).[7] 2.1.2.1 Lactose Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết tạo thành. Trong sữa lactose tồn tại dưới hai dạng : a-lactose monohydrate C12H22O11.H2O và b-lactose anhydrous C12H22O11. Tỷ lệ hàm lượng giữa hai dạng này phù thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa. Khi hòa tan đường a-lactose monohydrate dạng tinh thể vào nước, góc quay của dung dịch là +89,4º. Nếu giữ dung dịch này ở nhiệt độ phòng, sau 24h góc quay sẽ giảm xuống giá trị +55. Đó là do một số phân tử a-lactose monohydrate đã chuyển sang b-lactose anhydrous . Khi đó trong dung dịch sẽ tồn tại cân bằng: a - lactose monohydrat « b - lactose anhydrous Lactose là đường khử, độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các loại đường khác. Lactose có thể bị phân hủy tạo ra glucose và galactose nhờ enzyme b - galactosidase . [2] 2.1.2.2 Các hợp chất có chứa nitơ Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%) Protein (95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%) Acid amin tự do Nucleotide Ure Acid ureic Casein (75 – 85%) Protein hoà tan (15- 25%) a s1-casein b- lactoglobulin a s2-casein a- actalbulin b-casein Proteose - peptone c-casein Serum - albumin g -casein Immunoglobulin Hình 2.2: Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa [4] a. Casein Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa. Chúng tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng. Mỗi micelle có khoảng 400 – 500 tiểu micelle tạo thành. Các phân tử a s1 và b-casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo vùng ưa béo, còn các phân tử c –casein được bố trí tại biên tiểu cầu micelle. - a s1-casein : một đầu tích điện và có tính ưa nước, còn một đầu kị nước. - a s2-casein : có tính ưa nước cao nhất trong các loại casein . - b-casein : có tính ưa béo cao nhất. - c-casein : có tính lưỡng cực, một đầu ưa béo và một đầu ưa nước. - g -casein : là sản phẩm của quá trình phân hủy b-casein. b. Protein hòa tan - b-galactoglobulin : cấu trúc không trật tự, có dạng hình cầu. - a-lactalbumin : là protein dạng hình cầu, cấu trúc của nó gần giống lyzozyme, là một metalloprotein. - Peptone-proteose : là sản phẩm thủy phân từ b -casein. - Immunoglobulin : IgM, IgA, IgG, được tổng hợp bởi lymphocyte B. - Serum-albumin : có nguồn gốc từ máu. c. Các hợp chất chứa nitơ phi protein Gồm các acid amin tự do, nucleotide, ure, acid uric.[4] 2.1.2.3 Chất béo Gồm 2 loại - Lipid đơn giản : triglyceride với rượu. - Lipid phức tạp : gồm hai nhóm là hợp chất với glycerol và với sphingosine Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu, đường kính từ 0,1 ¸ 20µm, do đó có thể xem sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước. Nếu ta không đồng hóa sữa tươi thì trong thời gian bảo quản các hạt dầu béo có xu hướng kết hợp lại thành chùm và nổi lên bề mặt sữa tạo nên váng sữa.[4] 2.1.2.4 Khoáng Nhiều nhất là Ca, P, Mg, chúng tham gia vào cấu trúc micelle và tồn tại ở dạng muối hòa tan. Các nguyên tố khác là K, Na, Cl...đóng vai trò chất điện ly. Ngoài ra còn có Zn, Fe, I, Cu...cần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người.[4] 2.1.2.5 Vitamin Chia làm hai nhóm: - Vitamin tan trong nước: B1, B2, B3, B5, B6, C… - Vitamin tan trong chất béo: A, D, E. Hàm lượng vitamin nhóm B thường ổn định tuy nhiên hàm lượng vitamin tan trong chất béo bị ảnh hưởng bởi thành phần thức ăn.[3] 2.1.2.6 Hormone Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của động vật. Chúng được chia làm ba nhóm: proteohormone, hormone peptide và hormone steoride.[4] 2.1.2.7 Các hợp chất khác Các khí như: CO2, O2, N2 ngoài ra còn có các chất khác như kháng sinh, chất tẩy rửa, kim loại nặng, nguyên tố phóng xạ.[4] 2.1.3 Hệ vi sinh vật bình thường trong sữa Hệ vi sinh vật thường gặp trong sữa nhiều nhất là vi khuẩn, một số dạng nấm men, nấm mốc. Trong số này một số có ích, một số không gây tác hại gì, một số có ảnh hưởng xấu tới sữa và sản phẩm, có thể có một số vi khuẩn gây bệnh. Trong số các vi khuẩn, phổ biến nhất là các vi khuẩn lactic, ít hơn là vi khuẩn butyric, propionic, vi khuẩn gây thối, nhóm trực khuẩn đường ruột. Hệ vi sinh vật và số lượng của chúng trong sữa luôn luôn thay đổi và phụ thuộc vào mức độ nhiễm vi sinh vật trong quá trình vắt sữa.[6] 2.1.3.1 Vi khuẩn a. Nhóm vi khuẩn lactic Là nhóm vi sinh vật quan trọng nhất đối với sữa. Nhóm này có tác dụng lớn trong bảo quản và chế biến sữa. Trong quá trình sống chúng biến đổi đường lactose có trong sữa thành acid lactic. Ngoài ra, chúng còn tạo thành một số sản phẩm phụ có tác dụng nâng cao phẩm chất sữa đặc biệt là hương vị như: acid bay hơi, ester, cồn, aceton, deaceton...[2] Vi khuẩn lactic có dạng hình cầu hoặc hình gậy, đứng riêng lẻ hoặc tạo chuỗi, Gram (+). Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu dao động từ khoảng 25 – 470C. Người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm: - Vi khuẩn lactic đồng hình: acid lactic là sản phẩm chính và hàm lượng của nó chiếm tỷ lệ trội hơn so với các sản phẩm phụ khác. Vi khuẩn lactic đồng hình điển hình gồm có: các liên cầu khuẩn Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, S. bulgaricum... Hình 2.3: Streptococcus lactis được xem qua kính hiển vi.[23] + Streptococcus lactis : Streptococcus lactis có tế bào hình ovan, cơ thể hơi dài, thường xếp thành đôi hoặc chuổi ngắn. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng của vi khuẩn này là 30 – 350C. Ở nhiệt độ này nó có thể làm đông tụ sữa sau 10 – 12h Streptococcus phát triển. Sữa chua do vi khuẩn này có mùi thanh khiết, nhưng cũng có khi một vài chủng của giống này cho sữa mùi khê hoặc có mùi vị lạ. Lactis có vai trò rất quan trọng trong sản xuất các sản phẩm sữa chua, bơ và phomat. + Streptococcus cremoris: Các tế bào cremoris thấy trong sữa thường xếp thành chuỗi dài. Giống này lên men lactic, nhiệt độ thích hợp cho phát triển là 20 – 250C. Ở nhiệt độ này nó có thể làm đông tụ sữa sau 10 – 12h phát triển. Sữa chua do vi khuẩn này cũng có mùi thanh khiết, vì vậy nó được dùng làm chín kem khi sản xuất bơ. Hình 2.4: Streptococcus cremoris được xem qua kính hiển vi.[23] - Vi khuẩn lactic dị hình: Các sản phẩm được tạo thành từ quá trình chuyển hóa đường gồm có acid lactic, acid acetic, ethanol, khí CO2...Hàm lượng acid lactic thu được không cao hơn nhiều so với hàm lượng các sản phẩm còn lại. Vi khuẩn lactic dị hình điển hình gồm có: các liên cầu khuẩn lactic sinh hương như: Streptococcus, S. citrivirus, S. paracitrovorus, S. diacetilactis, trực khuẩn Betabacter...Phần lớn các vi khuẩn này có enzym citratase, nhờ enzym này chúng có khả năng lên men được acid citric. Tế bào của chúng nhỏ hơn vi khuẩn lactic đồng hình, thường đứng riêng lẽ hoặc xếp thành đôi hay thành chuỗi dài ngắn khác nhau. Nhiệt độ thích hợp cho chúng phát triển là 30 - 350C. + S. citrivirus phát triển chủ yếu trong sữa và không gây đông sữa. + S. paracitrovorus phát triển mạnh hơn S. citrivirus và ở nhiệt độ tối, thích gây đông sữa sau 2 – 3 ngày. + S. diacetilactis tạo thành acid lactic nhiều hơn cả, làm đông sữa sau 16 - 48h và làm cho sữa có mùi dễ chịu, sử dụng kết hợp với vi khuẩn lactic đồng hình sẽ cho mùi vị tốt hơn.[4;6] Hình 2.5: Streptococcus diacetilactis được xem qua kính hiển vi.[17] Hình 2.6: Lactobacillus casei được xem qua kính hiển vi.[22] - Trực khuẩn lactic ưa nhiệt : là những tế bào hình que lớn có thể đứng riêng hay xếp thành chuỗi, phát triển tốt ở nhiệt độ 40 – 450C, làm đông tụ sữa sau 12h, gồm: Lactobacillus casei, Lactobacillus lactic...[6] - Trực khuẩn lactic ưa ẩm: là những tế bào hình que nhỏ thường xếp thành hình chuỗi, phát triển tốt ở nhiệt độ 20 – 300C, có cơ chế sinh trưởng và phát triển chậm, khả năng làm đông tụ sữa kém, thời gian từ 2 – 3 ngày, gồm các loại: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei...ứng dụng làm chín phomat, lên men sữa chua kefia.[6] Hình 2.7: Khuẩn lạc đặc trưng của Lactobacillus plantarum trên môi trường LMDA.[11] b. Nhóm trực khuẩn đường ruột Nhóm trực khuẩn đường ruột thường xâm nhập vào sữa trong quá trình vắt sữa, có loài làm đông sữa có loài không làm đông sữa, hoạt động không theo cơ chế nào cả và sản phẩm cuối cùng là axit propionic, acid acetic, acid butyric, H2, CO2...gồm các loại: Coliforms, E.coli, Samonell...[2] c. Nhóm vi khuẩn propionic Nhóm này tồn tại phổ biến trong sữa, đây là loại trực khuẩn không sinh bào tử, không di động, hô hấp tùy tiện nhưng phát triển tốt trong điều kiện yếm khí. Nhiệt độ thích hợp phát triển là từ 30 – 350C. Sử dụng cơ chất là đường lactose tạo thành sản phẩm chính là axit propionic và một lượng nhỏ acid acetic, acid formic, CO2. Ứng dụng để làm chín phomat, làm sữa chua đông tụ sau 7 – 10 ngày.[2] d. Nhóm vi khuẩn sinh acid butyric (giống Clostridium) Được tìm thấy trong đất, phân vì vậy dễ nhiễm vào sữa, là vi khuẩn Gram (+), hình que, kị khí bắt buộc, có khả năng sinh bào tử. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu 370C. Vi khuẩn Clostridium chuyển hóa đường trong sữa thành nhiều sản phẩm khác nhau như acid butyric, butanol, ethnol, aceton, CO2, H2...làm thay đổi thành phần hóa học và giá trị cảm quan của sữa.[2] e. Nhóm vi khuẩn gây thối sữa Nhóm này sử dụng nguyên liệu là protein tạo ra sản phẩm H2S, NH3, gây mùi khó ngửi. Ngoài ra những vi khuẩn này còn có khả năng sinh ra enzyme lipase thủy phân lipid, nhóm vi khuẩn này có loại sinh bào tử và loại không sinh bào tử, sinh trưởng và phát triển tốt ở nhiệt độ nhỏ hơn 250C, gồm các loại sau: Basillus subtilis, B. putrificum, Clostridium botulinum, Proteus vulgaris.[8] 2.1.3.2 Nấm men Nấm men là những cơ thể đơn bào có hình cầu, oval hoặc hình trứng...Nấm men được tìm thấy trong tự nhiên trên thực vật, trong đất, nước...Một số loài nấm men gặp trong sữa như Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus, Debaromyces hansenii, Torulopsis lactis condensi...Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất, chúng phát triển và gây ra những biến đổi trong thành phần hóa học của sữa.[8] Hình 2.8: Khuẩn lạc đặc trưng của Saccharomyces cerevisiae trên môi trường YGD Agar.[22] 2.1.3.3 Nấm mốc Nấm mốc có khả năng phân giải protein, lipid tạo ra vị đắng, chúng phát triển sau nấm men vì vậy chỉ có trong sữa đã hư hỏng nặng, chỉ có một số loài được ứng dụng trong sản xuất phomat như: Mucor, Penicillium, Aspergillus.[6] 2.1.4 Nguồn gốc các vi sinh vật nhiễm vào sữa Trong cơ thể động vật, sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa các vi sinh vật. Tuy nhiên, khi kiểm tra sữa vừa mới vắt đựng trong các bình chứa, ta thường phát hiện có rất nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau. Nguồn gốc của các vi sinh vật trên xuất phát từ: đầu vú của động vật cho sữa, người vắt sữa, thiết bị vắt sữa, thiết bị chứa, môi trường chuồng trại nơi diễn ra quá trình vắt sữa...[4] 2.1.4.1 Bầu vú động vật cho sữa Trên cơ thể động vật, đặc biệt là khu vực bầu vú và những khu vực lân cận có rất nhiều loài vi sinh vật khác nhau. Chúng tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng và bào tử. Trong quá trình vắt sữa, một số vi sinh vật từ các khu vực trên nhiễm vào bình sữa làm cho sữa bị nhiễm vi sinh vật. Tuy nhiên, khi bò có tình trạng sức khỏe tốt thì số lượng vi sinh vật cư ngụ tại các tuyến trong của núm vú không nhiều và thông thường chúng thuộc nhóm vi sinh vật vô hại, không sinh độc tố. Mỗi lần vắt sữa, người ta thường bỏ những dòng sữa đầu tiên. Khi đó, các vi sinh vật cư ngụ tại tuyến trong của núm vú dễ dàng bị cuốn trôi theo. Như vậy, ta sẽ hạn chế được sự nhiễm khuẩn khi thu hoạch sữa tươi. Trong trường hợp động vật bị bệnh viêm vú, số lượng vi sinh vật, đặc biệt là các vi khuẩn cư ngụ tại các tuyến trong núm vú sẽ tăng lên rất nhiều. Khi đó, sữa tươi dễ bị nhiễm nhiều vi sinh vật và có chất lượng kém. Con vật cần phải được điều trị, nếu không sẽ gây ra những tổn thất kinh tế đáng kể cho việc khai thác và chế biến sữa.[4] 2.1.4.2 Người và thiết bị vắt sữa Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng phương pháp thủ công, để hạn chế nhiễm vi sinh vật vào sữa, người vắt phải có sức khỏe tốt và không mắc bệnh truyền nhiễm. Ngoài ra, tình trạng vệ sinh cơ thể và các thao tác kỹ thuật của người vắt sữa cũng sẽ ảnh hưởng đến số lượng vi sinh vật có trong sữa. Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng máy, cần chú ý vệ sinh cẩn thận và vô trùng hệ thống dẫn sữa từ bầu vú con vật đến dụng cụ chứa. Đây là một nguồn dễ gây nhiễm vi sinh vật cho sữa.[4] 2.1.4.3 Thiết bị chứa sữa Các thiết bị hoặc dụng cụ chứa cần phải được vệ sinh sạch sẽ và vô trùng trước khi đựng sữa tươi. Đối với các hộ chăn nuôi bò sữa quy mô nhỏ, ý thức và phương pháp vệ sinh dụng cụ đựng sữa chưa được quan tâm đúng mức nên đây là nguồn gây nhiễm vi sinh vật phổ biến cho sữa.[7] 2.1.4.4 Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa Vi sinh vật có khắp nơi trong môi trường sống. Chúng tồn tại trong đất, cát, nước, trên thực vật, trong cơ thể động vật, trong không khí...Do đó, môi trường chuồng trại nơi vắt sữa bò cũng là một nguồn gây nhiễm vi sinh vật cho sữa. Điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam rất thuận lợi cho các vi sinh vật ưa ấm tồn tại và phát triển. Để hạn chế sự nhiễm vi sinh vật từ môi trường chuồng trại vào sữa ta cần vệ sinh và tẩy trùng chuồng trại thường xuyên.[7] 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng Sữa tiệt trùng là một trong những sản phẩm chế biến từ sữa tươi có quy trình công nghệ sản xuất đơn giản. Sữa tươi tiệt trùng được xử lý ở nhiệt độ rất cao (trên 1000C) , nhờ đó toàn bộ hệ vi sinh vật và enzyme trong sữa bị vô hoạt. Sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ thường trong điều kiện không mở bao bì từ 3 – 6 tháng. Ưu điểm lớn của sữa tươi tiệt trùng là các nhà sản xuất có thể tiết kiệm được chi phí cho việc bảo quản và vận chuyển sản phẩm trong điều kiện nhiệt độ bình thường. Người ta có thể thực hiện quá trình tiệt trùng sữa trước hoặc sau khi đã rót sản phẩm vào bao bì. Trên cơ sở đó, sơ đồ khái quát cho quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng có những phương án khác nhau.[4] 2.2.1 Tiệt trùng trong bao bì 2.2.1.1 Quy trình tiệt trùng Sữa nguyên liệu Chuẩn hóa Bài khí Đồng hóa Bao bì thủy tinh hoặc nhựa Rót sản phẩm Sữa tiệt trùng Tiệt trùng Hình 2.9 : Quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng bằng phương pháp tiệt trùng trong bao bì [4] 2.2.1.2 Thuyết minh quy trình - Chuẩn hóa: mục đích của quá trình chuẩn hóa là hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa. Nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp, ta sẽ bổ sung thêm cream vào. Lượng chất béo tối thiểu trong cream không thấp hơn 12% và thường giao động từ 35 - 40%. Ngược lại, nếu hàm lượng chất béo cao ta có thể bổ sung sữa gầy hoặc ly tâm để tách bớt chất béo ra khỏi sữa. - Bài khí: quá trình bài khí là quá trình bắt buộc khi sữa chứa nhiều khí, đặc biệt khi hàm lượng các chất dễ bay hơi trong sữa tăng cao. Mục đích của quá trình bài khí là tăng hiệu quả truyền nhiệt cho quá trình tiệt trùng và cải thiện hương vị của sản phẩm. - Đồng hóa: quá trình đồng hóa có thể thực hiện trên toàn bộ sữa nguyên liệu hoặc chỉ đồng hóa một phần thể tích sữa nguyên liệu. Trong trường hợp này cho phép các nhà sản xuất tiết kiệm chi phí năng lượng, cũng như sử dụng thiết bị đồng hóa công suất nhỏ cho một dây chuyền sản xuất sữa tiệt trùng với năng suất lớn. - Rót sản phẩm: sau khi đồng hóa sữa sẽ được thiết bị chiết rót rót vào bao bì thủy tinh hoặc nhựa đã được xử lý sạch. - Tiệt trùng: quá trình tiệt trùng sữa có thể thực hiện theo hai phương pháp + Phương pháp gián đoạn: sử dụng nồi hấp (autoclave) dạng hình trụ đứng hoặc nằm ngang, bên trong có bàn xoay hoặc không. Bộ phận này giúp đảo trộn sữa trong từng bao bì, nhờ đó sự phân bố nhiệt trong sản phẩm sẽ đồng đều hơn và hiệu quả tiệt trùng sẽ cao hơn. Sữa sau đồng hóa sẽ được gia nhiệt lên đến 800C và rót vào bao bì, tiếp theo sữa sẽ được đưa vào thiết bị tiệt trùng thông dụng nhiệt độ 1100C -1200C, thời gian 15 – 40 phút. + Phương pháp tiệt trùng liên tục: sử dụng thiết bị tiệt trùng thủy lực dạng đứng hoặc thiết bị tiệt trùng hydrolock. * Thiết bị tiệt trùng thủy lực: hệ thống băng tải của thiết bị sẽ đưa sữa từ vùng gia nhiệt qua vùng tiệt trùng đến vùng làm nguội rồi ra khỏi thiết bị. Thời gian lưu một sản phẩm trong thiết bị là một giờ. Vùng tiệt trùng có nhiệt độ khoảng 1150C – 1250C và thời gian sữa đi qua vùng này từ 20 – 30 phút. Năng suất hoạt động của thiết bị loại nhỏ là 2000 sản phẩm/giờ (bao bì dung tích 0,5lit), loại lớn 16000 sản phẩm/giờ (bao bì dung tích 1lit). * Thiết bị tiệt trùng hydrolock: tương tự như trên sữa sẽ được đưa vào vùng tiệt trùng rồi qua vùng làm nguội trước khi ra khỏi thiết bị. Thời gian lưu một sản phẩm trong thiết bị là 30 – 35 phút. Vùng tiệt trùng có nhiệt độ khoảng 1320C – 1400C và thời gian sữa đi qua vùng này từ 10 – 12phút. Năng suất hoạt động của thiết bị có thể lên đến 12000 sản phẩm/giờ. [4] 2.2.2 Tiệt trùng ngoài bao bì sử dụng phương pháp nhiệt độ siêu cao UHT (ultra high temperature) 2.2.2.1 Quy trình tiệt trùng Sữa nguyên liệu Chuẩn hóa Bài khí Đồng hóa Tiệt trùng UHT Sữa tiệt trùng UHT Rót sản phẩm Bao bì giấy vô trùng Hình 2.10 : Quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng bằng phương pháp tiệt trùng ngoài bao bì sử dụng phương pháp nhiệt độ siêu cao UHT (ultra high temperature). [4] 2.2.2.2 Thuyết minh quy trình Đa số sản phẩm sữa tươi tiệt trùng hiện nay trên thị trường đều sử dụng phương pháp tiệt trùng UHT do những ưu điểm: quá trình sử dụng nhiệt độ cao (143 – 1450C ) trong thời gian ngắn ( 3 – 5 giây ) nên hạn chế được mức tối thiểu những biến đổi xấu ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà vẫn tiêu diệt được hầu hết các vi sinh vật và bất hoạt hầu như hoàn toàn enzyme. - Qúa trình chuẩn hóa và bài khí của phương pháp tiệt trùng sữa ngoài bao bì sử dụng phương pháp nhiệt độ siêu cao UHT tương tự như phương pháp tiệt trùng sữa trong bao bì. - Đồng hóa: Qúa trình đồng hóa sữa có thể thực hiện trước hoặc sau quá trình tiệt trùng UHT. Nếu quá trình đồng hóa thực hiện sau tiệt trùng thì sản phẩm sẽ đạt được độ đồng nhất cao, tuy nhiên cần phải thực hiện đồng hóa sữa trong điều kiện vô trùng nên chi phí thiệt bị và vệ sinh sản xuất sẽ tăng cao. - Tiệt trùng UHT: có hai phương pháp gia nhiệt sữa là trực tiếp và gián tiếp. + Tiệt trùng UHT bằng phương pháp gia nhiệt trực tiếp: đầu tiên, sữa sẽ được gia nhiệt sơ bộ lên đến 950C trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng hoặc dạng bảng mỏng. Tiếp theo, để phối trộn sữa và hơi, người ta sử dụng thiết bị dạng ống nằm ngang với đầu phun hơi hoặc thiết bị phối trộn hình trụ. Nhiệt độ hỗn hợp sau khi phối trộn khoảng 140 – 1500C. Thời gian tiệt trùng chỉ kéo dài vài giây. Sau đó hỗn hợp sữa, hơi nước sẽ được làm nguội và tách bớt một phần nước trong thiết bị chân không. Rời thiết bị này nhiệt độ sữa giảm xuống còn 800C. Sữa sẽ được tiếp tục làm nguội trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng hoặc dạng bảng mỏng xuống 200C rồi đi vào bồn trữ vô trùng hoặc máy rót sản phẩm. Năng suất hoạt động của hệ thống thiết bị tiệt trùng có thể dao động từ 2000 – 30000 lit/giờ. + Tiệt trùng UHT bằng phương pháp gia nhiệt gián tiếp: ta sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng hoặc ống lồng. Tác nhân gia nhiệt là nước nóng và hơi, tác nhân làm nguội là nước lạnh. Năng suất hoạt động của hệ thống tiệt trùng UHT bằng phương pháp gia nhiệt gián tiếp từ 1000 – 30000 lit/giờ. - Tiệt trùng bao bì: có nhiều phương pháp khác nhau để tiệt trùng bao bì, thông dụng và hiệu quả nhất là phương pháp sử dụng H2O2. Đầu tiên người ta sử dụng vòi phun H2O2 lên bề mặt bao bì, phần diện tích tiếp xúc với H2O2 chiếm khoảng 30 – 40% tổng diện tích bề mặt bao bì. Tiếp theo, ta sử dụng không khí nóng vô trùng (1800C) để đuổi phần H2O2 dư. Ngoài ra người ta có thể sử dụng kết hợp hai phương pháp phun H2O2 và chiếu UV lên bao bì. Tác động tương hỗ của chúng sẽ làm tăng hiệu quả tiệt trùng bao bì. - Rót sản phẩm: yêu cầu quan trọng của quá trình rót sản phẩm là phải thực hiện trong điều kiện vô trùng để tránh tái nhiễm vi sinh vật vào thành phẩm. Do đó, vấn đề vệ sinh thiết bị, nhà xưởng tại khu vực rót sản phẩm và bao gói cần phải được quan tâm hàng đầu. Sữa tiệt trùng được rót trong bao bì giấy. Điểm khác nhau quan trọng giữa bao bì dành cho sữa tiệt trùng so với bao bì dành cho sữa thanh trùng là ép sát bên trong lớp giấy có hai lớp polyethylene mỏng được ngăn cách với nhau bởi một lớp nhôm. Cấu trúc này giúp ngăn cản triệt để ánh sáng và oxy không khí từ môi trường bên ngoài có thể xâm nhập vào bên trong hộp. Nhờ vậy sản phẩm có thể bảo quản được ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài. Các nhà máy luôn bố trí một thiết bị vô trùng để chứa sản phẩm bên cạnh thiết bị rót. Khi thiết bị rót gặp sự cố kỹ thuật sữa sau tiệt trùng sẽ được bơm vào thiết bị dự trữ nói trên.[4] 2.2.3 Các biến đổi diễn ra trong quá trình tiệt trùng Do quá trình tiệt trùng diễn ra ở nhiệt độ cao và thời gian dài hơn so với quá trình thanh trùng, bên cạnh những biến đổi có lợi như tiêu diệt tế bào sinh dưỡng, bào tử vi sinh vật, vô hoạt enzyme...thì cũng có một số biến đổi bất lợi xảy ra.[4] 2.2.3.1 Biến đổi hóa học - Một số vitamin bị phân hủy, đặc biệt là vitamin B1, B2 và C, trong quá trình tiệt trùng, tổn thất vitamin B1 từ 20 – 50%, tổn thất vitamin B2 và C có thể lên đến gần 100%.[4] - Ở nhiệt độ cao, các hợp chất khử như đường lactose tác dụng với những hợp chất chứa nhóm –NH2 (acid amin, peptide…) theo phản ứng Maillard hình thành nên các hợp chất khử và chất màu. - Một số protein có trong sữa có thể bị biến tính một phần. Tuy nhiên, biến đổi này không ảnh hưởng xấu đến giá trị dinh dưỡng của sữa tiệt trùng. Thực tế cho thấy các enzyme trong cơ thể người sử dụng dễ dàng “tấn công” những protein đã bị biến tính sơ bộ trong thực phẩm, nhờ đó khả năng tiêu hóa của protein sẽ tốt hơn.[4] 2.2.3.2 Biến đổi cảm quan Sau quá trình tiệt trùng màu sắc sữa trở nên sậm hơn khi ta so sánh với sữa tươi. Sản phẩm thoảng mùi caramel và mùi nấu. - Sữa tươi tiệt trùng bằng phương pháp UHT ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn hạn chế được ở mức tối thiểu những biến đổi ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. Cụ thể hàm lượng vitamin B chỉ tổn thất 3%, hàm lượng lysine bị giảm 0,4 – 0,8% so với giá trị ban đầu.[4] * Chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi sau tiệt trùng - Màu sắc: sản phẩm không bị sậm màu quá nhiều so với sữa tươi và có màu trắng ngà đồng đều - Mùi vị: không có sự thay đổi đáng kể về mùi vị so với sữa tươi, có mùi thơm đặc trưng, vị ngọt mát. - Trạng thái: sản phẩm có trạng thái lỏng đồng nhất, không có cục vón - Tổng hàm lượng chất khô không ít hơn 8% - Độ axit không quá 220T.[7] 2.3 Các quá trình biến đổi ảnh hưởng đến chất lượng sữa tươi 2.3.1 Biến đổi vật lý Một số chỉ tiêu vật lý như tỷ trọng, độ khúc xạ ánh sáng, độ nhớt của sữa phụ thuộc vào nhiệt độ. Nếu bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp các chỉ tiêu trên sẽ thay đổi không đáng kể so với sữa vừa thu hoạch từ cơ thể bò mẹ.[4] 2.3.2 Biến đổi hóa học 2.3.2.1 Thủy phân chất béo Khối lượng chất béo trong sữa thuộc về nhóm triglyceride chiếm đến 97 – 98%. Các hợp chất này có thể bị thủy phân dưới xúc tác của hệ enzyme lipase tạo sản phẩm là các acid béo tự do, mono- hoặc diglyceride. Khi hàm lượng vi sinh vật trong sữa bò từ 5000 – 100000 tế bào/ml, quá trình thủy phân diglyceride được xúc tác chủ yếu bởi hệ lipase do tuyến vú động vật cho sữa tiết ra. Ngược lại, khi lượng vi sinh vật trong sữa lên đến 100000 – 10000000 tế bào/ml hệ lipase ngoại bào của các vi sinh vật trong sữa sẽ chiếm ưu thế và chúng đóng vai trò chủ lực trong việc xúc tác thủy phân lipid. Việc thủy phân chất béo, giải phóng các acid béo tự do, đặc biệt là các acid béo có phân tử lượng thấp như acid butyric, acid caproic...làm cho sữa có mùi ôi khét.[4] 2.3.2.2 Oxy hóa chất béo Các acid béo không bão hòa có trong sữa rất dễ bị oxy hóa tại vị trí các nối đôi trong phân tử của chúng, kết quả của quá trình oxy hóa này sẽ tạo ra các hydroperoxyde và làm cho sữa có mùi kim loại. Các phản ứng oxy hóa acid béo không bão hòa càng tăng lên khi có mặt muối sắt và đồng. Ngoài ra, khi để sữa tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, tốc độ phản ứng oxy hóa sẽ diễn ra nhanh hơn. Để khống chế quá trình oxy hóa chất béo ta cần hạn chế hàm lượng oxy hòa tan trong sữa bằng phương pháp bài khí sữa trước khi bảo quản, trong quá trình thanh trùng sữa ở nhiệt độ trên 800C cũng hạn chế được quá trình oxy hóa chất béo.[4] 2.3.2.3 Thủy phân protein Qúa trình thủy phân protein được xúc tác bởi hệ enzyme protease, các sản phẩm thu được sẽ phụ thuộc vào mức độ thủy phân._.