Khảo sát ảnh hưởng của chất lượng nguyên liệu, nhiệt độ và nồng đồ CO2 đến khả năng ức chế vi sinh vật trong sữa tươi

ả năng ức chế vi sinh vật trong sữa tươi” do sinh viên Nguyễn Thị Ngân thực hiện đã được hội đồng chấm luận văn thơng qua. Cần Thơ, ngày 01 tháng 7 năm 2008 Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện Dương Thị Phượng Liên Chủ tịch hội đồng Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng i LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: Cơ Dương Thị Phựợng Liên đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu và truyền đạt những thơng tin quý báu giúp tơi hồn thành tốt đề tài này. Thầy cơ trong Bộ mơn Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học Ứng dụng – trường ðại học Cần Thơ đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức bổ ích cho tơi trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường. Chân thành cám ơn các cán bộ phịng thí nghiệm, các bạn sinh viên lớp Cơng nghệ Thực phẩm khĩa 29 đã đĩng gĩp ý kiến và tạo điều kiện tốt giúp tơi hồn thành đề tài này đúng thời gian cho phép. Một lần nữa tơi xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Ngân Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng ii TĨM TẮT Phần nội dung: “Khảo sát ảnh hưởng của chất lượng nguyên liệu, nhiệt độ và nồng độ CO2 đến khả năng ức chế vi sinh vật trong sữa” . Thí nghiệm được bố trí với hai mức độ chất lượng sữa tốt và trung bình, 3 thời gian sục khí CO2 là 5 phút, 10 phút và 15 phút, ứng với mỗi thời gian sục ta sẽ thay đổi nhiệt độ sục với 3 mức nhiệt độ tương ứng là 2oC, 4oC và 6oC ở cùng một áp lực sục khí là 1kg/cm2, so sánh với mẫu khơng sục CO2. Kết quả cho thấy: - Thời gian sục CO2 là 15 phút sẽ cĩ hàm lượng CO2 hịa tan nhiều nhất nên cĩ tác động kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật thấp nhất. - Nhiệt độ 2oC sẽ hạn chế được sự phát triển của vi sinh vật tốt nhất. - Chất lượng sữa tốt cĩ độ tăng mật số VSVTS cao hơn chất lượng sữa trung bình. Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i TĨM TẮT.................................................................................................................. ii MỤC LỤC................................................................................................................. iii DANH SÁCH HÌNH.................................................................................................. v DANH SÁCH BẢNG................................................................................................ vi CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ...................................................................... 2 2.1 Tính chất vật lý của sữa .................................................................................... 2 2.2 Thành phần hĩa học của sữa ............................................................................. 2 2.2.1 Nước.......................................................................................................... 3 2.2.2 Chất béo..................................................................................................... 3 2.2.3 Các hợp chất chứa nitơ trong sữa ............................................................... 4 2.2.4 Glucid ........................................................................................................ 6 2.2.5 Enzyme...................................................................................................... 7 2.2.6 Vitamin ...................................................................................................... 8 2.2.7 Khống ...................................................................................................... 8 2.2.8 Các hợp chất khác ...................................................................................... 8 2.3 Vi sinh vật trong sữa ......................................................................................... 9 2.3.1 Vi khuẩn .................................................................................................... 9 2.3.2 Nấm men ................................................................................................... 9 2.3.3 Nấm mốc ................................................................................................. 10 2.4 Tác động của CO2 hịa tan đối với vi sinh vật.................................................. 10 2.4.1 Tác động kìm hãm của CO2 hịa tan đối với vi khuẩn ............................... 10 2.3.2 Tác động của CO2 lên bào tử.................................................................... 11 2.5 Cơ chế tác động của CO2 đến sự phát triển của vi sinh vật .............................. 11 2.5.1 Sự chiếm chỗ của O2 bởi CO2 .................................................................. 12 2.5.2 Làm giảm pH của sữa .............................................................................. 12 2.5.3 Ảnh hưởng trực tiếp của CO2 đến vi khuẩn .............................................. 12 2.6 Tác động của CO2 hịa tan đến vi sinh vật trong sữa tươi ............................... 13 2.6.1 Ảnh hưởng trên vi khuẩn tổng số ............................................................. 13 2.6.2 Vi khuẩn ưa lạnh...................................................................................... 13 2.6.3 Coliforms ................................................................................................. 14 2.6.4 Vi khuẩn kỵ khí........................................................................................ 14 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM....................... 15 3.1 Phương tiện thí nghiệm................................................................................... 15 3.1.1 Nguyên liệu chính .................................................................................... 15 3.1.2 Thiết bị .................................................................................................... 15 3.1.3 Hĩa chất................................................................................................... 16 3.2 Phương pháp thí nghiệm ................................................................................. 17 Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng iv 3.2.1 Bố trí thí nghiệm ...................................................................................... 17 3.2.2 Tiến hành thí nghiệm ............................................................................... 18 3.3 Phương pháp đo đạc - phân tích ...................................................................... 19 3.4 Phương pháp phân tích số liệu ........................................................................ 19 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN .................................................................... 20 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sục CO2 đến hàm lượng CO2 hịa tan trong sữa........................................................................................................................ 20 4.2 Ảnh hưởng của chất lượng nguyên liệu đến khả năng ức chế vi sinh vật bằng CO2....................................................................................................................... 21 4.3 Ảnh hưởng của thời gian sục CO2 đến khả năng ức chế vi sinh vật trong sữa.. 21 4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ sục CO2 và bảo quản đến khả năng ức chế vi sinh vật23 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ.................................................................. 32 5.1 Kết luận .......................................................................................................... 32 5.2 ðề nghị ........................................................................................................... 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 33 PHỤ LỤC................................................................................................................. vii Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng v DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 1: Thành phần các hợp chất chứa nitơ ................................................................ 5 Hình 2: Cấu tạo của micell casein trong sữa ............................................................... 5 Hình 3: Cơng thức cấu tạo của đường lactose ............................................................. 7 Hình 4: Hệ thống sục CO2 ........................................................................................ 16 Hình 5: Giữ lạnh sữa trong bình inox chịu áp suất suốt quá trình sục CO2 ................ 16 Hình 6: Cân điện tử .................................................................................................. 16 Hình 7: Máy đo pH................................................................................................... 16 Hình 8: ðồ thị biểu diễn hàm lượng CO2 theo thời gian sục và nhiệt độ sục ............. 20 Hình 9: ðồ thị biểu diễn độ tăng mật số VSVTS trong sữa chất lượng tốt ở 2oC trong suốt thời gian bảo quản............................................................................................. 24 Hình 10: ðồ thị biểu diễn độ tăng mật số VSVTS trong sữa chất lượng tốt ở 4oC trong suốt thời gian bảo quản............................................................................................. 25 Hình 11: ðồ thị biểu diễn độ tăng mật số VSVTS trong sữa chất lượng tốt ở 6oC trong suốt thời gian bảo quản............................................................................................. 26 Hình 12: ðồ thị biểu diễn độ tăng mật số VSVTS trong sữa chất lượng trung bình ở 2oC trong suốt thời gian bảo quản............................................................................. 27 Hình 13: ðồ thị biểu diễn độ tăng mật số VSVTS trong sữa chất lượng trung bình ở 4oC trong suốt thời gian bảo quản............................................................................. 28 Hình 14: ðồ thị biểu diễn độ tăng mật số VSVTS trong sữa chất lượng trung bình ở 6oC trong suốt thời gian bảo quản............................................................................. 29 Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng vi DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 1: Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bị............................................................ 2 Bảng 2: Thành phần của một số loại sữa..................................................................... 2 Bảng 3: Thành phần chính của một lít sữa .................................................................. 3 Bảng 4: Thành phần chất béo trong sữa ...................................................................... 4 Bảng 5: Ảnh hưởng của CO2 trên sự phát triển của một số lồi vi khuẩn .................. 11 Bảng 6: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu.............................................................. 19 Bảng 7: Ảnh hưởng của chất lượng nguyên liệu đến pH, mật số VSV, độ tăng mật số VSV............................................................................................................ 21 Bảng 8: Ảnh hưởng của thời gian sục CO2 đến pH, mật số VSV, độ tăng mật số VSV .................................................................................................................... 22 Bảng 9: Ảnh hưởng của nhiệt độ sục CO2 và bảo quản đến pH, mật số VSV, độ tăng mật số VSV................................................................................................. 23 Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 1 CHƯƠNG 1 ðẶT VẤN ðỀ Giới thiệu Sữa là một loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng. Vì vậy nĩ là loại thực phẩm quý, đặc biệt với người già và trẻ em. Trong sữa cĩ đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ được cơ thể hấp thụ. Ngồi các thành phần chính là protein, lactose, lipid, muối khống cịn cĩ tất cả các loại vitamin chủ yếu, các enzyme, các nguyên tố vi lượng khơng thể thay thế. Trong sữa chưa đun cịn cĩ một số enzyme giúp cho việc tiêu hĩa được dễ dàng. Từ sữa cĩ thể chế biến được rất nhiều sản phẩm như yaourt, bơ, phomai, sữa bột,…Chất lượng các sản phẩm này phụ thuộc rất lớn vào chất lượng sữa nguyên liệu. Vì vậy, việc bảo quản tốt sữa nguyên liệu trước khi đưa vào chế biến là cơng đoạn rất cần thiết nhằm hạn chế sự hư hỏng do vi sinh vật gây ra. ðể hạn chế sự xâm nhập và phát triển của vi sinh vật trong sữa và kéo dài thời gian bảo quản sữa tươi nguyên liệu, người ta thường sử dụng carbon dioxide hịa tan. Phương pháp này được ứng dụng rất rộng rãi do khả năng kiềm hãm vi sinh vật của nĩ cũng như ít ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng cĩ trong sữa. Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát các thơng số liên quan đến quá trình sục CO2 vào sữa nguyên liệu như thời gian sục (nồng độ CO2), nhiệt độ sục CO2 và chất lượng nguyên liệu ban đầu đến khả năng ức chế vi sinh vật trong sữa. Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 2 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tính chất vật lý của sữa Sữa là một chất lỏng đục. ðộ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khống trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng beta- caroten cĩ trong chất béo của sữa. Sữa bị thường cĩ màu từ trắng đến vàng nhạt. Sữa cĩ độ nhớt lớn hơn 2 lần so với nước, cĩ vị đường nhẹ và cĩ mùi rất rõ nét. Sữa thường cĩ những đặc điểm và tính chất sau Bảng 1: Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bị ðại lượng ðơn vị đo Giá trị pH ðộ chua Tỷ trọng ðiểm đơng đặc Thế oxy hĩa khử Sức căng bề mặt ở 20oC ðộ dẫn điện Nhiệt dung riêng - oD g/cm3 oC V dynes/cm 1/ohm.cm Cal/g.oC 6,5 – 6,7 15 – 18 1,028 – 1,036 -0,54 – -0,59 0,1 – 0,2 50 0,004 – 0,005 0,933 – 0,954 ( Lê Văn Việt Mẫn, 2004) 2.2 Thành phần hĩa học của sữa Hàm lượng các thành phần cơ bản của sữa cĩ thể dao động trong một phạm vi khá rộng, phụ thuộc vào sự khác biệt về giống, về điều kiện tự nhiên, điều kiện chăn nuơi. Sữa của các lồi động vật khác nhau là rất khác nhau. Bảng 2: Thành phần của một số loại sữa Nguồn sữa Protein (%) Casein (%) Whey (%) Chất béo (%) Glucid (%) Tro (%) Người 1,2 0,5 0,7 3,8 7,0 0,2 Ngựa 2,2 1,3 0,9 1,7 6,2 0,5 Bị 3,5 2,8 0,7 3,7 4,8 0,7 Trâu 4,0 3,5 0,5 7,5 4,8 0,7 Dê 3,6 2,7 0,9 4,1 4,7 0,8 Cừu 5,8 4,9 0,9 7,9 4,5 0,8 (Lâm Xuân Thanh, 2003) Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 3 Sữa là một hỗn hợp chứa các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất béo. Ngồi ra, sữa cịn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormon, các chất màu và khí. Bảng 3: Thành phần chính của 1 lít sữa Thành Phần Giá trị (% khối lượng) Nước 87,4 Chất khơ tổng số 12,6 Lactose 4,75 Protein 3,2 Chất béo 3,78 Khống 0,87 Các chất xúc tác sinh học: vitamin, enzyme Các chất khí hịa tan: CO2, O2, N2 Vết ( Lâm Xuân Thanh, 2003) 2.2.1 Nước Nước chiếm tỉ lệ rất cao trong sữa. Lượng nước dao động trong sữa khoảng từ 80 – 90%. Lượng nước trong sữa bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như chế độ nuơi dưỡng, sức khỏe con vật cho sữa, mơi trường,…Nước là mơi trường phân tán cho các chất phân tán như casein, béo; là dung mơi cho các chất tan như lactose, khống, acid hữu cơ. 2.2.2 Chất béo Chất béo là thành phần quan trọng nhất và chiếm khoảng 4% trong sữa. Hơn 95% tổng số chất béo hiện diện trong sữa dưới dạng hạt nhỏ hình cầu (tiểu cầu) hoặc hình ovan, các hạt này phân tán trong plasma. ðường kính của hạt béo dao động từ 0,1 - 15 µ m. Hạt béo được bao bọc bởi lớp màng cĩ chiều dày 8 – 10nm, thành phần của lớp màng cĩ protein, phospholipid, enzyme phosphatase. Màng cĩ chức năng bảo vệ khơng cho các hạt béo kết hợp lại với nhau và ổn định nhũ tương của sữa. Chất béo sữa cĩ thành phần chủ yếu là Glycerid, acid béo tự do, phospholipid, cholesterol, các vitamin tan trong dầu: A, D, E, K. Chất béo sữa được phân thành hai loại - Chất béo đơn giản: trong cơng thức phân tử chỉ cĩ C, H, O. - Chất béo phức tạp: ngồi C, H, O cịn cĩ N, P, S. Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 4 Bảng 4: Thành phần chất béo trong sữa bị Thành phần Hàm lượng (% so với tổng khối lượng chất béo) Ghi chú Chất béo đơn giản - Glyceride: Triglyceride Diglyceride Monoglyceride - Cholesteride - Ceride 98,5 95 – 96 2 – 3 0,1 0,03 0,02 Ester của acid béo và cholesterol Ester của acid béo và rượu cao phân tử Chất Béo Phức Tạp - Các chất tan trong chất béo - Cholesterol - Acid Béo Tự Do - Hydrocarbon - Vitamin A, D, E ,K - Rượu: phytol, palmitic, stearic, oleic,… 1,0 0,5 0,3 0,1 0,1 Vết Vết ( Lê Văn Việt Mẫn, 2004) 2.2.3 Các hợp chất chứa nitơ trong sữa Protein là thành phần quan trọng nhất trong sữa vì nĩ chiếm đến 95% các hợp chất chứa nitơ trong sữa bị. Protein là thành phần cung cấp dinh dưỡng quan trọng nhất cho người sử dụng. Chiếm tỷ lệ 3 – 4% trong sữa bị. Protein trong sữa bao gồm: casein, whey và phần trên màng hạt béo. Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 5 Hình 1: Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa Casein Là thành phần protein chủ yếu cĩ trong sữa, chiếm khoảng 80% tổng số protein sữa. Casein cĩ nhiều nhĩm chức tự do khác nhau, đặc biệt là nhĩm –COOH và nhĩm –NH2 làm cho casein tạo thành các ion lưỡng tính, nghĩa là nĩ tham gia phản ứng vừa như một acid, đồng thời vừa như một bazơ. Hình 2:Cấu tạo của micell casein trong sữa Trong sữa các casein cĩ mặt dưới dạng các hạt cầu – đĩ là các micell – cĩ đường kính từ 20 – 300nm. Các micell do khoảng 400 - 500 tiểu micell hợp thành. Tiểu micell cĩ dạng hình cầu, đường kính dao động trong khoảng từ 10 - 15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau. Tiểu micell được hợp thành từ các casein αs, β và Protein (95%) Phi Protein Acid amin tự do Nucleotide Ure Acid uric Casein (75 – 85%) αs casein β casein κ casein Whey (15 – 25%) β-lactoglobulin α-lactalbumin serum albumin immunoglobulin Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bị Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 6 κ , chúng được sắp xếp sao cho các đầu kị nước được gấp vào phía trong, cịn các nhĩm háo nước của các casein và các κ casein thì phủ ở bề mặt. Các phân tử αs và β - casein tập trung tại tâm tiểu micell tạo nên vùng ưa béo, cịn phân tử κ -casein nằm ở vùng biên tiểu micell. Trong cấu trúc micell, các tiểu micell liên kết với nhau nhờ các muối phosphate calci và sự tương tác giữa các gốc kị nước. Các tiểu micell ở vùng biên trong cấu trúc micell thường chứa hàm lượng κ -casein khá cao. Các đầu ưa nước của κ -casein luơn hướng ra vùng biên nên nĩ làm cho micell hịa tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định của cấu trúc micell trong sữa. Nếu tách κ -casein ra khỏi micell hoặc lấy đi phần ưa nước của nĩ, cấu trúc của micell trở nên khơng ổn định. Nếu trong lúc này cĩ mặt ion Ca2+ trong sữa, các micell sẽ liên kết lại với nhau và tạo nên hiện tượng đơng tụ casein. Whey (Protein nước sữa) Sữa đã tách casein biến thành dạng trong, nước cịn lại chứa các protein hồ tan được gọi là các protein nước sữa (whey), bao gồm β-lactoglobulin, α-lactalbumin, serum albumin và immunoglobulin. Trong đĩ β-lactoglobulin là thành phần chủ yếu của protein nước sữa, chúng chiếm tỷ lệ khoảng 50%, cịn cĩ α-lactalbumin ít hơn và chiếm tỷ lệ khoảng 25%. Trong điều kiện sữa khơng chịu xử lí nhiệt, whey tan trong nước (hay protein serum), khi casein bị kết tủa bằng acid hoặc bằng enzyme thì whey được duy trì trong serum sữa. Phần lớn protein whey phản ứng với casein khi sữa được xử lí nhiệt ở nhiệt độ lớn hơn 63oC, nhiệt độ càng cao và thời gian càng lâu thì whey sẽ kết hợp với micell casein càng nhiều. 2.2.4 Glucid Thành phần glucid chủ yếu trong sữa là lactose, chiếm tỷ lệ 5%. Lactose là đường khử, độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các disacharide và monosacharide thường gặp. Nếu như độ ngọt của saccharose được đánh giá với chỉ số 100, của maltose là 32, glucose là 74 và fructose là 173 thì độ ngọt của lactose chỉ đạt 16. Lactose cĩ thể bị thuỷ phân tạo ra 2 monosacharide là glucose và galactose bởi enzim β -galactoside (lactase) Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 7 Hình 3: Cơng thức cấu tạo của đường lactose Sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên. Ngồi lactose, trong sữa cịn cĩ glucose (hàm lượng trung bình 70mg/l), galactose (20mg/l) và các hợp chất glucid chứa Nitơ như N-acetyl glucosamine, N-acetyl galactosamine, acid N-acetyl neuraminic... Tuy nhiên, hàm lượng của chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết. Vi khuẩn lên men lactic chuyển hĩa lactose thành đường đơn để tiếp tục chuyển hĩa trong quá trình lên men. 2.2.5 Enzyme Enzyme là những chất xúc tác phản ứng, cĩ bản chất là protein. Enzyme đầu tiên được tìm thấy trong sữa là lactoperoxydase. Sự cĩ mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hĩa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đĩ làm giảm chất lượng hay làm hư hỏng sữa. Tuy nhiên, cĩ một số enzyme như lactoperoxydase hay lysozyme lại cĩ vai trị kháng khuẩn, chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa nguyên liệu. Sự đa dạng và hoạt tính cao của enzyme tỉ lệ thuận với hàm lượng vi sinh vật cĩ trong sữa. Lipase: cĩ thể làm cho sữa và sản phẩm sữa bị trở mùi xấu đi, do lipase xúc tác phản ứng thủy phân glyceride và giải phĩng acid béo tự do. Lipase sẽ gây oxy hố chất béo trong sữa nếu quá trình gia nhiệt khơng vơ hoạt được enzyme này. Enzyme lipase vẫn cịn hoạt tính ở nhiệt độ thấp (khoảng 4 – 5oC). ða số lipase bị mất họat tính ở nhiệt độ thanh trùng HTST (High Temperature Short Time). Protease: tham gia vào quá trình thủy phân hay phá hủy protein tạo thành vị đắng trong sữa và các sản phẩm sữa. Protease được hình thành tự nhiên trong sữa và chúng khơng bị phân hủy hồn tồn ở nhiệt độ thanh trùng HTST (High Temperature Short Time). Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 8 Phosphatase: thủy phân liên kết ester với gốc phosphate, bị phá hủy hồn tồn bởi quá trình thanh trùng HTST. Cĩ 2 loại là phosphatase kiềm và phosphatase acid. Phosphatase kiềm cĩ pH tối thích la 9,6. Phosphatase acid cĩ pH tối thích là 4,7. Catalase: enzyme này xúc tác phản ứng phân hủy hydrogen peroxyde thành nước và oxi tự do. Sữa nhiễm vi sinh vật thường cĩ họat tính catalase rất cao. Catalase cĩ pH tối thích khoảng 6,8 – 7,0, catalase bị vơ hoạt ở 75oC trong 1 phút hoặc ở 65 - 68oC trong 30 phút. Lactoperoxydase: enzyme xúc tác phản ứng chuyển hĩa oxy từ hydrogen peroxyde đến các chất oxy hĩa khác. Enzyme cĩ pH tối thích ở 6,8. Khi đun nĩng sữa đến 80oC trong vài giây enzyme lactoperoxydase sẽ bị vơ họat. Chính vì bị vơ họat ở nhiệt độ cao nên nĩ được xem là enzyme chỉ thị thanh trùng. 2.2.6 Vitamin Trong sữa cĩ nhiều vitamin gồm cả loại hịa tan trong nước (vitamin nhĩm B,C) và vitamin hịa tan trong chất béo (A, D, E) nhưng hàm lượng tương đối thấp, đặc biệt là vitamin D. Với chế độ gia nhiệt trong quá trình chế biến thì A, D và vitamin B2, B3, B5 tương đối bền. Cịn các vitamin C, B1, B6, B12, acid folic đều bị ảnh hưởng bởi chế độ gia nhiệt ở những mức độ khác nhau. Vì vậy để thành phần các vitamin cân đối và hồn hảo hơn, người ta thường bổ sung thêm một số loại vitamin cần thiết trong quá trình chế biến các sản phẩm từ sữa. 2.2.7 Khống Hàm lượng chất khống trong sữa dao động từ 8 – 10g/l. Các muối trong sữa ở dạng hịa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein). Chất khống trong sữa bao gồm các nguyên tố Ca, Mg, Na, K, Fe, Cu, Co, Ni, I, Cl, P, S, Al, Pb, Sn, Ag, As,… trong đĩ các nguyên tố Ca, Mg, Na, K, P và Cl chiếm tỷ lệ cao hơn cả. Các nguyên tố vi lượng đĩng vai trị quan trọng trong việc tạo thành sữa cũng như tới chất lượng của các sản phẩm. Việc sử dụng các nguyên tố vi lượng vào khẩu phần ăn cĩ khả năng làm tăng hàm lượng của chúng trong sữa. 2.2.8 Các hợp chất khác Trong sữa bị cĩ chứa các chất khí, chủ yếu là CO2 , O2, và N2. Tổng hàm lượng của chúng chiếm từ 5 – 6% thể tích sữa. Các chất khí trong sữa thường tồn tại ở 3 dạng: dạng hịa tan, dạng liên kết hĩa học với các chất khác và dạng phân tán. Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 9 2.3 Vi sinh vật trong sữa 2.3.1 Vi khuẩn Vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic rất phổ biến trong tự nhiên. Vi khuẩn lactic cĩ dạng hình cầu hoặc hình gậy, gram dương. Nhiệt độ sinh trưởng tối thích vào khoảng 25 – 47oC. Vi khuẩn lactic tổng hợp năng lượng ATP từ cơ chất lactose và acid lactic cũng được sinh ra trong quá trình tổng hợp này. Dựa vào nhĩm sản phẩm được tổng hợp từ quá trình trao đổi năng lượng, người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhĩm: nhĩm vi khuẩn lactic đồng hình và nhĩm vi khuẩn lactic dị hình. - Streptococcus lactic: Lên men đồng hình hiếu khí (trên 80% sản phẩm chính), nhiệt độ tối ưu cho sự phát triểncủa chúng là 30 - 35oC. ðặc tính sinh hĩa quan trọng của chúng là lên men glucose,galactose, lactose, dextrin nhưng khơng lên men saccharose. - Streptococcus cremoris: Lên men dị hình (40 – 50% sản phẩm chính) phát triển tốt ở 20 - 25oC. Chúng làm cho sữa đơng tụ và bị nhớt. Tuy nhiên, Streptococcus cremoris thường làm cho sản phẩm cĩ mùi dễ chịu và cĩ độ chua thấp hơn nên ứng dụng nhiều trong cơng nghệ chế biến bơ. - Các vi khuẩn sinh hương: chúng cĩ khả năng tạo ra trong sữa nhiều sản phẩm acid dễ bay hơi (acid acetic, acid propionic,...) và các chất thơm khác (diacetyl, ester,...). - Vi khuẩn gây đắng: ðặc trưng là Streptococcus liquefacien cĩ tính chất giống Streptococcus lactic. Chúng thực hiện quá trình pepton hĩa làm cho sản phẩm cĩ vị đắng. Vi khuẩn gây thối Nhĩm vi khuẩn này chia làm hai loại - Loại hiếu khí: Bacterium fluorescen, Proteus vulgaris, Bacillus subtilis. - Loại yếm khí: Bacterium putrificus, Bacterium botulinus,... Nhĩm này khơng lên men đường sữa. Chúng cĩ khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào trong mơi trường sữa. Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein, giải phĩng pepton, các acid tự do và amoniac. Pepton làm cho sữa cĩ vị đắng, amoniac làm cho sữa cĩ phản ứng kiềm. 2.3.2 Nấm men Trong sữa và các sản phẩm từ sữa thường gặp các giống nấm men sinh bào tử và khơng sinh bào tử, chúng lên men đường lactose thành carbonic và rượu. ðây là phản ứng sinh hĩa quan trọng trong quá trình hình thành một số sản phẩm sữa chua. Thường thì nấm men khơng phân hủy lactose được, nhưng vi khuẩn lactic trong sữa Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 10 chuyển hĩa lactose thành glucose và galactose, sau đĩ nấm men sẽ lên men các đường đơn này tạo thành các sản phẩm cần thiết cho các sản phẩm sữa lên men. Một số nấm men thuộc họ Mycoderma cĩ khả năng tạo thành enzyme phân hủy protein và lipid tạo nên vị đắng trong các sản phẩm sữa 2.3.3 Nấm mốc Nấm mốc cĩ khả năng phân giải protein và lipid nên thường gây vị đắng trong các sản phẩm sữa. Nấm mốc chỉ thấy trong sữa hư hỏng hoặc phomai mềm do chúng thường phát triển tiếp theo nấm men. Tất cả nấm mốc thường hiếu khí, thích nghi với mơi trường acid và đặc biệt là mơi trường đã bị vi khuẩn lactic acid hĩa. Chúng khơng phát triển trong sữa tươi mà phát triển trong sữa chua và làm kiềm hĩa sữa. Trong sữa thường thấy một số loại nấm mốc sau: - Endomyces lactic: Tạo màng trắng trên bề mặt phomai, bơ, cĩ thể mọc sâu trong sản phẩm ở lớp gần bề mặt. - Mucor, Aspergillus, Penicillium, Clad-Osprium: Thường tạo nên những vệt màu khác nhau trên bề mặt bơ, phomai và gây mùi ơi cho sản phẩm. 2.4 Tác động của CO2 hịa tan đối với vi sinh vật 2.4.1 Tác động kìm hãm của CO2 hịa tan đối với vi khuẩn CO2 hồ tan vào mơi trường sẽ làm chậm sự phát triển của các vi khuẩn gram dương và gram âm. Việc ảnh hưởng của CO2 trên từng pha phát triển của chúng phụ thuộc vào từng loại vi sinh vật (bảng 5). Tốc độ phát triển của từng pha cũng thay đổi bởi nồng độ CO2. Sự phát triển của vi khuẩn kỵ khí trong sữa cũng bị kìm hãm bởi sự hiện diện của CO2. Thời gian nhân đơi mật số của vi khuẩn thay đổi theo nồng độ CO2 sử dụng. Tốc độ phát triển cực đại của một số lồi vi khuẩn giảm theo nồng độ CO2. Luận văn Tốt nghiệp khĩa 29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp & Sinh học Ứng dụng 11 Bảng 5: Ảnh hưởng của CO2 trên sự phát triển của một số lồi vi khuẩn Vi sinh vật CO2 (mM) Thời gian đạt tốc độ phát triển cực đại (giờ) Thời gian nhân đơi mật số (giờ) Thời gian giai đoạn làm quen mơi trường (giờ) P, fluorescens 0,4 11,2 27,1 33,6 46,3 11,7 21,1 22,7 ._.