CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SỮA BÒ 1. Giới thiệu 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 quý giá [1].
Năm 2020 tổng lượng sữa thu được từ các loài gia súc trên thế giới là 886862 tấn sữa, trong đó Ấn Độ là quốc gia chiếm sản lượng sữa nhiều nhất với 183955 tấn (20.7%), tiếp đến là EU với sản lượng 160160 tấn (18.1%) và Mỹ với sản lượng là 101277 tấn (11. Bản đồ sữa thế giới năm 2020 [3]. Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò (chiếm 81% sản lượng sữa thế giới), sữa trâu (chiếm 15%), sữa dê (chiếm 2%), sữa cừu (chiếm 1%) và sữa lạc đà (0. Các động vật lấy sữa ít phổ biến hơn là yak (Bò Tây Tạng), ngựa, tuần lộc và lừa.
Giữa các khu vực và quốc gia, số lượng và tầm quan trọng của mỗi loài cho sữa có sự khác nhau đáng kể. Các yếu tố chính quyết định các loài sữa được lưu giữ là thức ăn, nước và khí hậu. Các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến sự hiện diện của một loài cho sữa là nhu cầu thị trường, tập quán, thói quen ăn uống và đặc điểm kinh tế xã hội của từng hộ gia 1 đình (ví dụ: các gia đình nghèo hơn có xu hướng phụ thuộc nhiều hơn vào động vật nhai lại nhỏ) [3]. Sản lượng sữa của một số loài cho sữa trên thế giới năm 2019 [3].
Ở nước ta, sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm. Theo bản đồ sữa Việt Nam, Thành phố Hồ Chí Minh sở hữu đàn bò đông đảo nhất (82000 con) cũng như sản lượng sữa/ ngày lớn nhất cả nước (984000 kg/ngày). Bản đồ sữa Việt Nam[3], [4]. 2 Theo đó, nhóm đề tài chủ yếu nghiên cứu về các biến đổi của sữa bò cũng như các phương pháp xử lý và bảo quản sữa bò sau quá trình thu hoạch.
Các tính chất của sữa bò 1. Tính chất vật lý 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. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β- caroten có trong chất béo của sữa.
Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt. Sữa gầy (sữa đã được tách béo - skimmilk) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ. Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò [1] Đơn vị Đại lượng Giá trị Đại lượng Đơn vị đo Giá trị đo Nhiệt dung 0.933 ÷ Tỷ trọng g/cm3 1.954 Điểm đông Thế oxy hóa ℃ -0.20 đặc khử Sức căng bề Độ dẫn điện 1/ohm.005 Dynes/cm 50 mặt ở 20℃ 1.
Tỷ trọng sữa Tỷ trọng sữa do hàm lượng các chất khô trong sữa quyết định. Các chất béo có tỷ trọng nhỏ hợn 1g/cm3. Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng của sữa sẽ càng thấp. Khi biết được thành phần khối lượng các chất béo và các chất không béo có trong sữa, ta có thể tính được tỷ trọng của sữa (ở 15,5°C) theo công thức sau: , ° 100 𝑔 𝑑 , 𝐹 𝑆𝑁𝐹 0,93 1,608 𝑊 𝑐𝑚 Trong đó: - F (fat) là hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng) - SNF (solids non fat) là hàm lượng các chất khô không béo trong sữa (% khôi lượng) - w (water) là hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng).
Ta có: 𝑊 100 𝐹 𝑆𝑁𝐹, % 3 Ví dụ: Sữa bò tươi có hàm lượng chất béo là 3,0% và hàm lượng các chất khô không béo là 8,1%. Tỷ trọng của sữa ở 15,5℃ sẽ bằng: , ° 100 𝑔 𝑑 1,029 30 8,1 𝑐𝑚 0,93 1,608 100 3,0 8,1 1. Điểm đông đặc của sữa Thường dao động trong khoảng từ -0,54 ÷ -0,59℃. Người ta thường sử dụng chỉ tiêu này để kiểm tra xem sữa tươi 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. Tính chất hóa học 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 k hác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí. Khi nói đến thành phần hóa học của sữa, các nhà sản xuất thường quan tâm đến giá trị pH và độ chua.
Giá trị pH của sữa Giá trị pH thường được xác định ở 20°c. Theo định nghĩa: pH lg H Sữa bò tươi có giá trị pH trung bình là 6. Sữa non (colostrum) - tức phần sữa đầu tiên trong một chu kỳ tiết sữa của động vật - có giá trị pH thường thấp hơn và khoảng bằng 6. Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật như nhóm vi khuẩn lactic, chúng sẽ chuyển hóa đường lactose trong sữa thành acid lactic và làm giảm giá trị pH của sữa.
Độ chua của sữa Trong công nghiệp thực phẩm, độ chua sản phẩm được xác định bằng phương pháp chuẩn độ. Hiện nay trên thế giới, độ chua của sữa thường được biểu diễn bằng độ Soxhlet Henkel (°SH), độ Thorner (°Th) hoặc độ Dornic (°D). °SH: là số ml dung dịch NaOH N/4 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổ sung vài giọt chĩ thị phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây. Các nước Trung Âu thường sử dụng đơn vị này.
Sữa bò tươi có độ chua trung bình 7°SH. °Th: là số ml dung dịch NaOH N/10 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp 100mZ sữa và 200ml nước cất có bổ sung vài giọt chỉ thị phenolphtalein cho đến khi xuất hiện 4 màu hồng bền trong 20 giây. Thụy Điển, Nga, Ucraina, Belarus sử dụng đơn vị này. Sữa bò bình thường có độ chua 17°Th.
°D: là số ml dung dịch NaOH N/9 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổ sung vài giọt chỉ thị phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây. Hai nước Pháp và Hà Lan thường dùng đơn vị này dể biểu diễn độ chua của sữa. Mối liến hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa ⁰SH ⁰Th ⁰D ⁰SH 1 2.9 ⁰D 4/9 10/9 1 Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống động vật nuôi, tình trạng sinh lý của từng con vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời tiết. Thành phần hóa học sữa của một số động vật và người Động vật Protein tổng Casein Chất béo Carbohydrate Khoáng Bò 3.
Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình Nước 85.5 Tổng các chất khô 10.8 5 Tổng các chất khô (Total solids-TS hoặc Dry matter-DM) được hiểu là hàm lượng các chất còn lại trong sữa sau quá trình bài khí và làm bốc hơi toàn bộ lượng nước (dạng không liên kết) có trong sữa. Đại lượng này thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm (%) khối lượng. Chất khô không béo (Solids non fat - SNF): là hiệu số giữa tổng các chất khô (TS) và hàm lượng chất béo trong sữa.5, ta suy ra giá trị trung bình của hàm lượng chất khô không béo trong sữa bò là 13. Tính chất hóa lý Chất khô không béo (Solids non fat - SNF): là hiệu số giữa tổng các chất khô (TS) và hàm lượng chất Do có chứa các thành phần protein nên sữa dược xem là một hệ keo.
Ngoài ra, sự có mặt của chất béo làm cho sữa có những tính chất của một hệ nhũ tương. Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu một sể tính chất của hệ keo và hệ nhũ tương sữa. Hệ keo Hệ keo: trong sữa, các phân tử nước sẽ hình thành nên lớp vỏ hydrate bao bọc xung quanh các micelle casein. Đó là do những đầu ưa nước của κ-casein được bố trí trên bề mặt micelle và chúng luôn hướng ra phía bên ngoài.
Trong quá trình bảo quản, micelle trong sữa sẽ thay đổi vê thành phần hóa học. Cân bằng động giữa micelle casein và huyết thanh sữa được trình bày trên Hình 1. Cân bằng động giữa micelle casein và huyết thanh sữa Như vậy, các tiểu micelle từ bên trong cấu trúc micelle có thể khuếch tán ra bên ngoài. Tương tự, phân tử casein và những chất khoáng ở dạng keo như calci và phosphate từ bên trong tiểu micelle có thể dịch chuyển vào hụyết thanh sữa.
Ngược lại, những phân tử casein cùng với calci, phosphate đang ở dạng hòa tan trong huyết thanh sữa có thể khuếch tán vào bên trong các tiểu micelle. Và tiểu micelle có thể khuếch tán và tái liên kết lại với các micelle có trong sữa. Sự thay đổi về thành phần 6 hóa học của micelle casein sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nhiệt độ và pH là hai yếu tố quan trọng nhất. Khi giảm nhiệt độ của sữa từ giá trị nhiệt độ phòng về 4℃, các phân tử β-casein sẽ từ từ thoát ra khỏi cấu trúc của micelle.
Đo đó, hàm lượng “β-casein hòa tan trong huyết thanh” sẽ gia tăng (Hình 1. Nguyên nhân của hiện tượng trên là do β-casein có các gốc ưa béo và sự tương tác giữa các gốc ưa béo trong tiểu micelle thường bị yếu đi khi nhiệt độ giẫm. Tương tự, hàm lượng calci liên kết với α-casein trong micelle cũng giảm đi khi sữa được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Walstra và cộng sự (1999) cho rằng hàm lượng calci liên kết với các loại casein khác trong micelle cũng biến đổi theo quy luật tương tự.
Ngược lại, chỉ số thể tích (tính theo đơn vị là ml/g chất khô casein) sẽ tăng khi nhiệt độ giảm. Những biến đổi nói trên có thể được xem là “thuận nghịch”. Tuv nhiên, khi tăng nhiệt độ của sữa sau một thời gian bảo quản lạnh ở 4°C, việc tái cấu trúc các micelle có thể không giống như là những micelle đã có trorig sữa trước khi được làm lạnh. Cần chú ý là khi nhiệt độ giảm, các tính chất hóa lý của hệ keo sẽ thay đổi theo như độ nhớt tăng, độ bền keo tăng, do đó hiệu suất đông tụ casein đối với tác nhân chymosin sẽ bị giảm đi đáng kể.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến một số tinh chất của micelle casein. Ở mỗi giá trị nhiệt độ khảo sát, thời gian bảo quản sữa là 24 giờ, không hiệu chỉnh pH của sữa Khi tăng nhiệt độ, các micelle sẽ bị co lại.