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

- 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, -

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-

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

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

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

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

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

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

 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

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.

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:

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

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