Tài liệu Công nghệ sau thu hoạch sữa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH SỮA GVHD: TRẦN THỊ THU TRÀ SVTH: TRƯƠNG ĐỜ KHÁNG 60901168 TRẦN TẤN LỘC VŨ MINH TRIẾT BÙI THIÊN DUY TP HCM, ngày tháng năm 2011 1 MỤC LỤC 1. Giới thiệu chung về sữa bò....................................................................................................... 3 1.1 Một số tính chất vật lý ......................................................................................................... 3 1.2 Thành phần hóa học ............................................................................................................ 3 1.3 Các tính chất hóa lý ............................................................................................................ 7 1.3.1 Hệ keo .....................................................................................................................7 1.3.2 Hệ nhũ tương ...........................................................................................................8 1.4 2. Hệ vi sinh vật trong sữa bò ................................................................................................. 9 1.4.1 Nguồn gốc của hệ vi sinh vật trong sữa ...................................................................9 1.4.2 Hệ vi sinh vật trong sữa ......................................................................................... 11 Công nghệ sau thu hoạch sữa ................................................................................................ 17 Các biến đổi và quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến. ............................................ 17 2.1 2.1.1 Các biến đổi sinh học và phương pháp hạn chế các biến đổi. ......................................... 17 2.1.2 Các biến đổi hóa học và hóa sinh, phương pháp hạn chế các biến đổi............................. 20 2.1.3 Các biến đổi vật lý và phương pháp hạn chế các biến đổi. ............................................. 23 2.1.4 Các biến đổi hóa lý ................................................................................................... 23 2.2 Quá trình vắt sữa............................................................................................................... 24 2.3 Quá trình vận chuyển và bảo quản sữa từ nơi thu hoạch về nhà máy chế biến ............... 26 3. Kết luận. ........................................................................................................................ 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................... 33 2 1. Giới thiệu chung về sữa bò. 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 loài động vật quý giá. 1.1 Một số 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 tới vàng nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ. Bảng 2.1: Một số chỉ vật lý tiêu quan trọng của sữa bò Đại lượng Đơn vị đo Giá trị Đại lượng Đơn vị đo Giá trị Tỷ trọng g/cm3 1.028 ÷ 1.036 Nhiệt dung riêng Cal/g. 0C 0.933 ÷ 0.954 C -0.54 ÷ -0.59 Thế oxy hóa khử V 0.10 ÷ 0.20 1/ohm.cm 0.004 ÷ 0.005 Sức căng bề mặt ở 200 C Dynes/cm 50 Điểm đông đặc Độ dẫn điện 0 Sữa bò tươi có giá trị pH trung bình là 6.6. Giá trị pH cho phép ở công ty nằm trong khoảng từ 6.5 ÷ 7. Sữa non – tức sữa đầu tiên trong một chu kỳ tiết sữa của động vật, có giá trị pH thấp hơn và thường bằng 6.0. Khi sữa bị nhiễm các 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 được xác định bằng phương pháp chuẩn độ và được biểu diễn theo độ Thorner (0Th). Sữa bò từ trại sữa thường có độ chua nằm trong khoảng từ 17 – 19 0 Th. 1.2 Thành phần hóa học Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính gồm nước, lactose, protein và các chất béo. Ngoài ra , sữa còn có chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí. Hàm lượng các chất có trong sữa bò:  Glucid 3 Thành phần glucid chính có trong sữa bò là đường lactose. Lactose là đường khử, độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với cá disaccharide và monosaccharide thường gặp, độ ngọt của lactose chỉ đạt 16 (sử dụng độ ngọt của saccharose làm chuẩn với chỉ số 100). Ngoài lactose, trong sữa bò còn có glucose, glactose và các hợp chất glucid chứa N như N-acetyl glucosamine, N-acetyl glactosamine…Tuy nhiên, hàm lượng chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết.  Các hợp chất có chứa nitơ Các hợp chất chứa N trong sữa bò (100%) Hợp chất phi protein (5%) ( Protein (95%) Casein (75÷85%) Protein hòa tan (15÷25%) Enzyme  Acid amin tự do  Nucleotide  Ure  Acid uric Hình 2.1: Thành phần các hợp chất N có trong sữa  Protein Casein Protein thường gặp trong sữa là casein, chúng tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khỏang 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và citrate). Mỗi micellce do khoảng 400÷500 tiểu micelle hợp thành. Tiểu micelle có dạng hình cầu, bao gồm 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau. Thành phần các casein αs, β và κ trong tiểu micelle có thể thay đổi theo những tỉ lệ khác nhau. Các phân tử αs và β-casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử κ-casein được bố trí tại biên tiểu micelle. 4 Hình 2.2: Cấu trúc micelle của casein Trong cấu trúc micelle, các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate Ca3(PO4)2 và sự tương tác giữa các gốc kị nước. Do sự bố trí các đầu ưa nước của κ-casein luôn hướng ra vùng biên nên chính các phân tử κ-casein làm cho các micelle hòa tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc của micelle trong sữa. Protein hòa tan Trong sữa các protein hòa tan chiếm từ 15-25%, thường gặp gồm có β-galactobulin, α-lactalbumin, proteose-peptone, immunoglobulin, serum-albumin… Enzyme Có hơn 60 loại enzyme khác nhau được tìm thấy trong sữa, chúng do tuyến vú tiết ra hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên. Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó gây giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa. Tuy nhiên, có một số enzyme có trong sữa như lactoperoxydase, lysozyme có vai trò kháng khuẩn, chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi chế biến. Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzyme có trong sữa đa dạng và hoạt tính enzyme càng cao.  Chất béo Bảng 2.3: Thành phần chất béo trong sữa bò Thành phần Lipid đơn giản Hàm lượng (% so với tổng khối lượng chất béo) 98.5 5 Glyceride - Triglyceride - Diglyceride - Monoglyceride 95÷96 2÷3 0.1 Cholesteride 0.03 Ceride 0.02 Lipid phức tạp 1.0 Các hợp chất tan trong chất béo 0.5 Cholesterol 0.3 Acid béo tự do 0.1 Hydrocarbon 0.1 Vitamin A, D, K, E Vết Rượu Vết Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu, đường kính dao động từ 0.1÷20 µm. Trong 1ml sữa có khoảng 10÷15 tỷ hạt cầu béo. Do đó, có thể xem sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước, các hạt cầu béo được bao bọc bởi 1 lớp màng lipo-protein tích điện âm, các màng này có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa. Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid và protein.  Khoáng Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8÷10 g/l. Các muối trong sữa ở dạng hòa tan hoặc trong dung dịch jeos (kết hợp với casein). Trong số các nguyên tố khoáng có trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là Ca, P, Mg. Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại dưới dạng muối hòa tan trong sữa. Các nguyên tối khoáng khác như K, Na, Cl… đóng vai trò làm chất điện ly, cùng với lactose chúng cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động vật với áp lực máu. Ngoài ra, sữa còn có chứa các nguyên tố khác như Zn, Fe, I, Cu, Mo…Chúng cần thiết chi quá trình dinh dưỡng của con người. Một số nguyên tố độc hại như Pb, As… đôi khi cũng được tìm thấy ở dạng vết trong sữa bò.  Vitamin Các vitamin trong sữa được chia làm 2 nhóm:  Vitamin hòa tàn trong nước gồm: B1, B2, B3, B5, B6, C…  Vitamin hòa tan trong chất béo gồm: A, D, E. 6 Hàm lượng vitamin nhóm B trong sữa bò thường ổn định do chúng được tổng hợp chủ yếu bởi các vi khuẩn trong dạ dày và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh. Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tan trong chất béo bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết…  Hormone Hormone do các tuyến nột tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật. Trong sữa bò có thể tìm thấy nhiều loại hormone được chia thành 3 nhóm chính là proteohormone, hormone peptide và hormone steoride.  Các hợp chất khác Trong sữa bò còn có các chất khí, chủ yếu là O2, CO2 và N2. Tổng hàm lượng của chúng chiếm từ 5% đến 6% thể tích sữa. Khí ở dạng hòa tan hoặc phân tán thường gây ra một số khó khăn trong các quy trình chế biến sữa. Ngoài ra, người ta phát hiện trong sữa có các hợp chất hóa học khác như:  Chất kháng sinh.  Chất tẩy rửa.  Kim loại nặng  Độc tố vi sinh vật… Những hợp chất trên gây độc cho người sử dụng, hàm lượng chúng trong sữa thường ở dạng vết. Chúng bị nhiễm vào sữa từ nguồi thức ăn động vật, từ thiết bị và dụng cụ chứa sữa, từ môi trường chuồng trại (không khí, đất…) hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên. 1.3 Các tính chất hóa lý Do có các thành phần protein nên sữa được xem là một hệ keo, ngoài ra sự có mặt của chất béo làm cho sữa có tính chất như một hệ nhũ tương. 1.3.1 Hệ keo Trong sữa các phân tử nước sẽ hình thành nên lớp hydrate bao bọc xung quanh các micelle casein. Đó là các đầu ưa nước của κ-casein được bố trí trên bề mặt micelle và chúng luôn hướng ra bên ngoài. Trong quá trình bảo quản, micelle trong sữa sẽ thay đổi thành phần hóa học. 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 kép như Ca và phosphate từ bên trong micelle có thể dịch chuyển vào bên trong huyết thanh sữa. Ngược lại, những phân tử casein cùng với Ca, phosphate đang ở dạng hòa tan trong huyết thanh sữa có thể khuếch tán vào bên trong 7 các tiểu micelle. Và tiểu micelle có thể khuếch tán và tái liên kết với các micelle có trong sữa. Sự thay đổi về thành phần hóa học của các micelle casein sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nhiệt độ và pH là yếu tố quan trọng nhất. Khi giảm nhiệt độ sữa từ giá trị nhiệt độ phòng về 40C, các phân tử β-casein sẽ từ từ thoát ra khỏi cấu trúc của micelle. Do đó, hàm lượng “β-casein hòa tan trong huyết thanh” sẽ gia tăng. Nguyên nhân của hiện tượng này 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 giảm. Tương tự, hàm lượng Ca liên kết với αs1-casein trong micelle cũng giảm đi khi sữa được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ của sữa sau thời gian bảo quản lạnh ở 40C, việc tái cấu trúc của các micelle có thể không giống các micelle trong sữa trước khi làm lạnh. Khi nhiệt độ giảm, các tính chất hóa lý của hệ keo sẽ thay đổi theo như độ nhớt tăng, độ bền hệ keo tăng do đó hiệu suất đông tụ casein đối với tác nhân chymosin sẽ bị giảm đi đáng kể. Khi tăng nhiệt độ, các micelle bị co lại, trong quá trình bị biến tính nhiệt, whey protein có thể kết hợp với bề mặt của micelle thông qua sự hình thành liên kết –S-S-. Những biến đổi này đều là những biến đổi không thuận nghịch. Khi giảm giá trị pH của sữa, “phosphate dạng keo” sẽ chuyển sang dạng “phosphate hòa tan”, để tách hoàn toàn phosphate ra khỏi micelle cần giảm giá trị pH của sữa về 5.25. Tương tự hàm lượng Ca trong micelle cũng giảm khi giảm pH của sữa, tuy nhiên để tách hoàn toàn Ca ra khỏi micelle, giá trị pH của sữa phải thấp hơn điểm đẳng điện của casein. Calci phosphate giữ một vai trò quan trọng trong việc liên kết các tiểu micelle lại với nhau để hình thành nên cấu trúc micelle. Sự thoát ra của Ca và phosphate ở pH thấp sữ làm cho micelle “trương nở”, đồng thời một số phân tử casein từ trạng thái keo cũng sẽ chuyển sang dạng hòa tan. Khi đó, tương tác giữa những nhóm chức tích điện âm và dương sẽ giữ vai trò quan trọng trong việc định hình cấu trúc micelle. Ở giá trị pH 4.6, casein sẽ đông tụ. Ở giá trị pH tự nhiên của sữa, micelle tích điện âm. Lực đẩy tĩnh điện giữa cá micelle giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa sự đông tụ casein. 1.3.2 Hệ nhũ tương Sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước. Mặc dù các hạt béo trong sữa đã được bao bọc vởi lớp màng với thành phần chủ yếu là membrane protein, chúng luôn có xu hướng kết hợp lại với nhau và dẫn tới hiện tượng sữa bị tách pha. Quá trình tách pha ở sữa bao gồm những giai đoạn sau: 8 - Khi sữa được bảo quản lạnh, các phân tử cryoglobulin sẽ kết tủa lên bề mặt của các hạt có trong sữa, trong đó có các hạt béo. Phức hợp cryoglobulin (thành phần chính là immunoglobulin M) và lipoprotein còn có tên gọi khác là - agglutinin. Các hạt béo có cryoglobulin trên bề mặt sẽ kết hợp lại với nhau để tạo thành - những hạt béo có kích thước lớn hơn. Hạt béo có kích thước lớn bắt đầu nổi lên bề mặt của hệ nhũ tương. - Các hạt béo có kích thước lớn sẽ tiếp tục kết hợp với những hạt béo có kích thước nhỏ hơn, chúng sẽ nổi lên bề mặt hệ nhũ tương với tốc độ nhanh hơn. - Cuối cùng, sữa bị tách pha với lớp chất béo trên bề mặt. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách pha của sữa: - Nhiệt độ: khi nhiệt độ càng thấp thì quá trình tách pha trong sữa càng dễ dàng - - xảy ra. Ở 37 0C sự tách pha trong sữa ít xảy ra. Nồng độ agglutinin trong sữa: nồng độ agglutinin càng cao thì sự tách pha xảy ra càng nhanh. Thông thường, sữa non có hàm lượng agglutinin cao, càng về cuối chu kỳ tiết sữa thì hàm lượng agglutinin trong sữa càng thấp. Kích thước hạt béo: tốc độ lắng tỉ lệ nghịch với kích thước của hạt béo. Ngoài ra, nếu các hạt béo càng nhỏ thì diện tích bề mặt của chúng sẽ lớn. Khi đó, chúng phải cần một lượng agglutinin nhiều hơn để kết hợp với nhau làm cho hiện tượng tách pha xảy ra. - - Hàm lượng béo trong sữa: khi làm tăng hàm lượng béo trong sữa thì sự tách pha xảy ra nhanh hơn. Sự khuấy trộn: trong quá trình bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp, sự khuấy trộn sẽ làm cho agglutinin kết hợp lại với nhau, do đó sự tách pha của chất béo sẽ xảy ra chậm hơn. Sự xử lý nhiệt: agglutinin có thể biến tính bất thuận nghịch khi nhiệt độ tăng cao. Nếu sữa được xử lý ở 73 0C hoặc cao hơn thì sự tách pha sẽ chậm hẳn. - Sự đồng hóa: phương pháp đồng hóa sữa bằng áp lực cao có thể làm mất đi chứa năng thúc đẩy hiện tượng tách pha trong sữa của agglutinin. 1.4 Hệ vi sinh vật trong sữa bò 1.4.1 Nguồn gốc của hệ vi sinh vật trong 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 (sử dụng phương pháp vắt sữa thủ công hoặc cơ giới hóa), ta thường phát hiện có rất nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau. Nguồn gốc của các vi sinh vật trên xuất phát từ: Bầu vú của động vật cho sữa; thiết bị vắt sữa; thiết bị chứa; môi trường chuồng trại nơi diễn ra quá trình vắt sữa…. 9 1.4.1.1Bầu 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 nnau. Chúng tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử. Trong quá trình vắt sữa, một số vi sinh vật từ các khu vực trên “bị rơi” vào bình sữa làm cho sữa bị nhiễm vi sinh vật. Như vậy, trước khi vắt sữa, ta cần vệ sinh bầu vú và các khu vực lân cận trên cơ thể động vật cho sữa để hạn chế số lượng vi sinh vật bị nhiễm vào sữa. Một số vi sinh vật tại khu vực bầu vú có thể chui vào các tuyến trong của núm vú. 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 tháo bỏ những dòng sữa đầu. 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 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 điều trị, nếu không sẽ gây ra những tổn thất kinh tế đáng kể cho việc khai thác và chế biến sữa. 1.4.1.2Người và thiết vị 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 sữa 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 thẩn và vô trùng hệ thống dẫn sữa từ bầu vú con vật đến dụng cụ chứa. Đây là nguồn dễ gây nhiễm vi sinh vật cho sữa. 1.4.1.3Thiết bị chứa sữa Các thiết bị hoặc dụng cụ chứa cần phải được vệ sinh sạch sẽ và vô trùng (nếu có thể) 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 nhiễm vi sinh vật phổ biến cho sữa. 1.4.1.4Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa Vi sinh vật có mặt khắp nơi trong thế giới ta đang sống. Chúng tồn tại trong đất và cát, 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 có thể 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 ẩm (mesophile) tồn tại và phát triển. Để hạn chế việc nhiễm vi sinh vật từ môi trường chuồng trại vào sữa, ta cần vệ sinh và tấy trùng chuồng trại thường xuyên. 10 1.4.2 Hệ vi sinh vật trong sữa Hệ vi sinh vật và số lượng của chúng trong sữa tươi luôn luôn thay đổi và phụ thuộc vào mức độ nhiễm vi sinh vật trong quá trình vắt sữa. Các vi sinh vật có thể được chia thành ha nhóm chính: prokaryote và eukaryote. Dưới đây là những vi sinh vật thường tìm thấy trong sữa tươi.  Prokaryote Nhóm vi sinh vật prokaryote có nhân chưa hoàn chỉnh. Vùng nhân chỉ là mạch AND nằm trong tế bào chất, lưu giữ các thông tin di truyền cho tế bào. Đại diện quan trọng cho nhóm prokaryote là vi khuẩn (bacteria). Số lượng vi khuẩn trong sữa bò tươi sau khi vắt có thể dao động từ vài nghìn đến vài triệu khuẩn lạc (colony forming units CFU) trong 1ml sữa. Sữa được đánh giá là có chất lượng vệ sinh khá tốt khi tổng số vi khuẩn trong 1ml sữa không lớn hơn 100000 khuẩn lạc. Các nhà khoa học phân loại vi khuẩn nhiễm vào sữa tươi thành hai nhóm: vi khuẩn không sinh độc tố và vi khuẩn sinh độc tố. Vi khuẩn không sinh độc tố Các vi khuẩn thường gặp trong sữa là vi khuẩn lactic, một số vi khuẩn thuộc nhóm Coliform, vi khuẩn sinh acid butyric, vi khuẩn sinh acid propionic và các vi khuẩn gây thối. Vi khuẩn lactic: rất phổ biến trong tự nhiên. Chúng thường được tìm thấy trên các loại rau, trái cây và trong hệ thông đường ruột của động vật. 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 trong khoảng 25÷47oC. Để tồn tại trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp những năng lượng ATP từ cơ chất lactose. Acid lactic là một trong những sản phẩm được sinh ra từ quá trình tổng hợp năng lượng trên. Dựa vào nhóm sản phẩm được tổng hợp từ quá trình trao đổi năng lượng, 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 vượt trội hơn nhiều so với các sản phẩm phụ khác. - Vi khuẩn lactic dị hình: các sản phẩm được tạo thành ừ quá trình chuyển hóa đường gồm có acid lactic, acid acetic, ethanol, khí CO2…. Hàm lượng lactic acid thu được không cao hơn nhiều so với hàm lượng các sản phẩm còn lại. Trong công nghiệp lên men các sản phẩm từ sữa như yoghurt, kefir, phô mai và một số loại bơ, người ta sử dụng các loài vi khuẩn lactic để thực hiện một số chuyển hóa cần thiết. Giống vi khuẩn lactic trong sản xuất công nghiệp là những canh trường vi sinh vật thuần khiết được nhân lên qua nhiều cấp từ một tế bào vi khuẩn ban đầu đã qua tuyển - chọn. Còn các vi khuẩn lactic có mặt trong sữa tươi sau khi vắt được xem như là những vi 11 sinh vật tạp nhiễm. Chúng sẽ tạo ra những chuyển hóa ngoài ý muốn của nhà sản xuất trong quá trình bảo quản trước khi chế biến (giảm pH, đông tụ casein, xuất hiện các hợp chất mới trong sữa như ethanol, acid acetic… Làm thay đổi thành phần và giá trị cảm quan của sữa). Các vi khuẩn lactic nhiễm vào sữa thuộc nhiều giống khác nhau như Streptococcus, Lactococcus, Lactobicillus, Leuconostos, Bifidobacterium… Chúng gồm các nhóm vi khuẩn lên men đồng hình lẫn dị hình. Khi thanh trùng sữa ở 80 oC, hầu hết các vi khuẩn lactic nhiễm trong sữa sẽ bị tiêu diệt. Vi khuẩn Coliform: được tìm thấy trong đường ruột hệ tiêu hóa động vật và trong phân. Người ta cũng tìm thấy trong đất, nước hoặc thực vật nhiễm phân có chứa Coliform. Coliform thuộc nhóm vi khuẩn Gram (-), kỵ khí tùy tiện. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu nằm trong khoảng 30÷44o C. Cần lưu ý là một số giống vi khuẩn thuộc nhóm Coliform không sinh tổng hợp độc tố gây bệnh cho người; ngược lại một số khác được xem là vi sinh vật gây bệnh thường gặp trong thực phẩm. Ví dụ như một số chủng thuộc loài Escherichia coli khi nhiễm vào sữa có khả năng sinh tổng hợp độc tố và gây bệnh tiêu chảy. Trong phần này, chúng tôi muốn nói đến những giống vi khuẩn thuộc nhóm Coliform nhưng không có khả năng sing tổng hợp độc tố. Trong sữa, chúng sẽ chuyển hóa đường lactose tạo acid lactic và các acid hữu cơ khác, khí CO2, H2… Chúng cũng phân giải protein trong sữa tươi tạo ra các sản phẩm khí làm cho sữa có mùi khó chịu. Ở nhiệt độ 75oC trong khoảng thời gian 20 giây, vi khuẩn Coliformsẽ bị tiêu diệt. Vi khuẩn sinh acid butyric (Clostridium butyricum và Clostridium tyrobutyricum): được tìm thấy trong đất, trên thực vật, trong phân... Do đó, chúng dễ bị nhiễm vào sữa. Là vi khuẩn Gram (+), thuộc nhóm kỵ khí bắt buộc, các loài thuộc giống Clostridium đều có khả năng sinh bào tử. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu ở 37oC. Tế bào sinh dưỡng hình que, tuy nhiên do nội bào tử (endospore) có kích thước lớn hơn chiều ngang của tế bào sinh dưỡng nên tế bào chứa bào tử thường có dạng hình thoi hoặc hình dùi trống. Vi khuẩn Clostridium butyricum chuyển hóa đường trong sữa thành nhiều sản phẩm khác nhau như acid butyric, khí CO2, H2… làm thay đổi thành phần hóa học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản. Còn vi khuẩn Clostridium tyrobutyricum chuyển hóa acid lactic thành acid butylic đồng thời sinh tổng hợp nhiều sản phẩm phụ khác. Nhìn chung các bào tử thuộc giống Clostridium khá bền với nhiệt độ. Như vậy, trong quá trình thanh trùng sữa không thể tiêu diệt được hoàn toàn các bào tử Clostridiumchịu nhiệt. Khi đó, ta phải dùng các giải pháp kỹ thuật khác như vi lọc, ly tâm hoặc sử dụng chất kháng khuẩn để loại bỏ hoặc ức chế Clostridium. 12 Vi khuẩn propionic (giống Propionibacterium): được tìm thấy trong dạ cỏ và đường ruột của nhóm động vật nhai lại, trong đất... Chúng có hình cầu, xếp thành đôi hoặc chuỗi, Gram(+), thuộc nhóm kỵ khí bắt buộc. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của vi khuẩn là 30oC. Vi khuẩn propionic chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetic, khí CO 2… làm hư hỏng chất lượng sữa. Tuy nhiên, trong công nghiệp sản xuất một số loại phô mai như Emmenthal, Gruyere… người ta sử dụng canh trường Propionibacterium thuần khiết để tạo ra cấu trúc lỗ hỏng (mắt phô mai) và hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Hầu hết các vi khuẩn propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75C trong thời gian 20 giây. Vi khuẩn gây thối: đó là các vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào trong môi trường sữa. Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein tạo ra các sản phẩm polypeptide, peptide và acid amin. Một số acid amin tiếp tục bị phân hủy tạo NH3, H2S… làm cho sữa có mùi khó chịu. Vài giống vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp lipase ngoại bào. Enzyme này xúc tác quá trình thủy phân các chất béo trong sữa và tạo nhiều sản phẩm có mùi ôi. Các giống vi khuẩn gây thối thường gặp trong sữa là Psedomonas, Brevibacterium, Achromobacterium, Alcaligenes, Bacillus, Micrococcus… Chúng có dạng hình cầu hoặc hình gậy, thuộc nhóm hiếu khí lẫn kỵ khí. Trong tự nhiên, các vi khuẩn này thường tìm thấy trong phân, trong nước hoặc thức ăn gia súc... Đáng chú ý hơn cả là loài Pseudomonas fluorescens. Các enzyme protease và lipase được sinh tổng hợp bởi loài vi khuẩn này rất bền nhiệt. Chúng là nguyên nhân chính gây nên quá trình phân giải protein (proteolysis) và lipid (lipolysis), nhanh chóng làm hư hỏng chất lượng sữa. Ngoài hai quá trình thủy phân nói trên, một số vi khuẩn gây thối còn tạo khí (CO 2, H2…), sinh tổng hợp các acis hữu cơ làm giảm pH sữa và gây đông tụ protein. Một số vi khuẩn khác có thể sinh tổng hợp được protease có chức năng xúc tác tương tự như rennin làm xuất hiện sự đông tụ casein trong sữa. Vi khuẩn sinh tổng hợp độc tố Các vi khuẩn này khi nhiễm vào sữa tươi cũng sẽ làm thay đổi thành phần hóa học của sữa, từ đó giá trị cảm quan của sữa sẽ bị giảm đi. Tuy nhiên, vấn đề quan trọng hơn là cúng có khả năng sinh tổng hợp độc tố hoặc gây bệnh cho người sử dụng. Tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu một số vi khuẩn tiết độc tố hoặc gây bệnh thường gặp trong sữa bò tươi. Mycobacterium tuberculosis: đây là vi khuẩn gây bệnh lao. Nó có dạng hình que dài, đôi khi hơi cong, chiều ngang 0.2 – 0.6 . Vi khuẩn có thể đứng riêng lẻ hoặc dính kết nhiều tế bào lại với nhau. Trực khuẩn lao không di động và không sinh bào tử. Nguồn gốc gây nhiễm Mycobacterium tuberculosisvào sữa là cơ thể bò và thiết bị vắt sữa. Trong 13 số các vi sinh vật gây bệnh cho người bị nhiễm vào sữa thì Mycobacterium tuberculosis có khả năng chịu nhiệt cao nhất. Tuy nhiên, chỉ cần thanh trùng sữa ở 72 oC trong thời gian 15 giây thì vi khuẩn lao sẽ bị tiêu diệt. Staphylococcus aureus: Vi khuẩn có dạng hình cầu và xếp thành từng đám giống như hình chùm nho, Gram (+). Một số chủng có khả năng sinh tổng hợp độc tố bền nhiệt. Nếu sử dụng sữa có chứa độc tố bền nhiệt của Staphylococcus aureus thì con người sẽ bị ói mửa và tiêu chảy. Tác dụng gây nôn là do sự kích thích trung tâm ói mửa của hệ thần kinh trung ương sau khi độc tố tác động lên thụ thể thần kinh trong ruột. Sữa được thu nhận từ những con bò bị viêm vú thường có Staphylococcus aureus. Ngoài ra, vi khuẩn này cũng được tìm thấy ở người. Quá trình thanh trùng sữa ở nhiệt độ thấp có thể ức chế được Staphylococcus aureus. Salmonella: Vi khuẩn có dạng hình gậy, kích thước trung bình là 0.5 x 3.0 µm, Gram (-). Các loài thuộc giống Salmonellađều có thể di động, ngoại trừ Salmonella gallinarum. Uống sữa bị nhiễm Salmonella dễ bị bệnh viêm ruột với các triệu chứng ban đầu là sốt nhẹ, ói và tiêu chảy. Trong tự nhiên, Salmonella được tìm thấy trong phân gia súc và nguồn nước bị ô nhiễm. Vi khuẩn này có thể bị ức chế hoàn toàn trong qua trình thanh trùng sữa ở nhiệt độ thấp. Shigella: đây là trực khuẩn, kích thước chiều ngang 1.0 – 1.5 µm và chiều dài 2 – 6 µm, không di động, Gram (-). Vi khuẩn này có thể sinh tổng hợp cả nội độc tố và ngoại độc tố. Shigella bị nhiễm trong sữa sẽ tấn công lớp biểu mô niêm mạc ruột già, tạo thành những áp xe nhỏ, rồi hoại tử, làm ung loét và xuất huyết. Khi đó người bệnh sẽ có triệu chứng đau bụng, đi tiêu nhiều lần, phân có nhiều nhầy và lẫn máu. Tương tự như Salmonella, Shigella thường được tìm thấy trong phân gia súc. Shigella rất dễ bị tiêu diệt trong phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ thấp. Campylobacter jejuni: Vi khuẩn có dạng hình gậy cong hoặc xoắn, có tiêm mao ở một đầu nên có khả năng di động, Gram (-). Các tế bào Campylobacter jejuni bị nhiễm trong sữa sẽ đến “định cư” tại niêm mạc ruột. Nếu số vi khuẩn ít hơn 104 thì bệnh thường ít khi xuất hiện. Vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp độc tố gây ra các triệu chứng đau bụng dưới, phân lỏng có đàm và máu. Campylobacter jejuni được tìm thấy trong phân gia súc. Trong sữa của những con bò bị bệnh viêm vú, đôi khi tìm thấy vi khuẩn này. Campylobacter jejuni rất mẫn cảm với nhiệt. Do đó, phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ thấp có thể tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn trong sữa. Listeria monocytogenes : vi khuẩn có dạng hình gậy, Gram (+). Nó thuộc nhóm hiếu khí và có thể sinh trưởng ở nhiệt độ thấp (1 – 5oC). Listeria monocytogenes có khả năng gây bệnh cho người như nhiễm khuẩn máu, viêm màng não. Vi khuẩn này được tìm thấy khắp nơi trong tự nhiên như trong đất, phân người và động vật, trên rau quả và thủy 14 sản… Các số liệu thống kê cho thấy đã có một số trường hợp sữa bị nhiễm Listeria monocytogenes. Tuy nhiên, vi khuẩn này có thể bị tiêu diệt hoàn toàn trong quá trình thanh trùng sữa ở nhiệt độ thấp. Vibrio cholera: tế bào có hình dấu phẩy nên còn được gọi là phẩy khuẩn, có khả năng di động, Gram (-). Trong một só trường hợp, tế bào vi khuẩn xếp liên tiếp nhau thành hình chữ S hay hình xoắn. Vibrio cholerae có khả năng sinh tổng hợp nội độc tố và gây ra bệnh dịch tả. Vi khuẩn này thường được tìm thấy trong nước. Trong quá trình thu hoạch sữa, thiết bị vắt sữa là nguồn gây nhiễm quan trọng Vibrio cholera vào sữa tươi. Vi khuẩn này khá mẫn cảm với nhiệt. Thanh trùng sữa ở 60oC trong vài phút có thể ức chế hiệu quả các tế bào Vibrio cholera có trong sữa. Coxiella burnetii: vi khuẩn này thuộc họ Rickettsiae. Đây là họ vi khuẩn đa hình. Kích thước của chúng thường nhỏ hơn so với các giống vi khuẩn khác. Coxiella burnetii có thể gây bệnh sốt Q. Vi khuẩn này được tìm thấy ở bò, cừu và dê. Quá trình thanh trùng ở nhiệt độ thấp (ví dụ: ở nhiệt độ 72oC, thời gian 15 giây) có thể tiêu diệt được Coxiella burnetii. Baccilus cereus: vi khuẩn có dạng hình gậy, Gram (+) và có khả năng sinh bào tử. Baccilus cereus sinh độc tố ruột (enterotoxin) gây ra các triệu chứng tiêu chảy và nôn mửa. Bào tử của vi khuẩn nay được tìm thấy khắp nơi trong tự nhiên như trong đất, bụi, thức ăn gia súc… Quá trình thanh trùng không thể tiêu diệu được vi khuẩn. Khả năng chịu nhiệt của các chủng thuộc loài Baccilus cereus rất khác nhau. Một số chủng có giá trị D121oC = 0.03 phút, một số chủng khác có giá trị D121oC = 2.35 phút (D là thời gian tiệt trùng cần thiết ở một giá trị nhiệt độ xác định để tổng số tế bào vi khuẩn trong sữa giảm đi 10 lần). Clostridium botulinum: Vi khuẩn có dạng hình gậy, Gram (+), có khả năng di động và sinh bào tử, thuộc nhóm kỵ khí bắt buộc. Độc tố do Clostridium botulinum sinh ra có khả năng gây bệnh botulism. Kết quả thống kê cho thấy rằng sữa và các sản phẩm từ sữa có thể bị nhiễm Clostridium botulinum nhưng không gây ra bệnh botulism. Nguyên nhân có thể là do sữa và các sản phẩm từ sữa không tạo ra được môi trường kỵ khí nghiêm ngặt. Bào tử của Clostridium botulinum (nhóm proteolytic) trong dung dịch đệm phosphate pH = 7.0 có giá trị D121oC = 0.2 phút. Clostridium perfrigens: vi khuẩn hình que to và thẳng, Gram (+), không di động và sinh bào tử, thuộc nhóm kỵ khí bắt buộc. Clostridium perfrigens có thể sinh tổng hợp nhiều ngoại độc tố, trong đó có độc tố ruột gây ra các triệu chứng buồn nôn, đau bụng, tiêu chảy. Bào tử của vi khuẩn này có trong đất, phân gia súc và cũng thường được tìm thấy trong sữa tươi. Tuy nhiên, sữa và các sản phẩm từ sữa ít khi gây ra ngộ độc cho người sử dụng khi bị nhiễm Clostridium perfrigens. Nguyên nhân là do số lượng vi khuẩn trong sữa tươi thấp hơn nhiều so với các loài vi khuẩn khác. Để gây ra bệnh, sữa thường phải chứa 15 một số lượng lớn vi khuẩn dưới dạng tế bào sinh dưỡng. Quá trình tiệt trùng ở nhiệt độ cao mới có thể ức chế được vi khuẩn. Ví dụ như bào tử của các chủng type A có giá trị D95oC dao động từ 1.3 – 2.8 phút đến 17.6 – 63.0 phút.  Eukaryote Nhóm vi sinh vật eukaryote có nhân hoàn chỉnh. Nằm trong tế bào chất, nhân được bao bọc bởi màng nhân, bên trong là các nhiễm sắc thể lưu giữ thông tin di truyền. Hai đại diện của nhóm eukaryote thường được tìm thấy trong sữa là nấm men và nấm sợi. Nấm men (yeasts): là những cơ thể đơn bào, thường 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 thường gặp trong sữa như Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromuces maixianus, Debaromyces hansenii, Torulopsis lactis codensi... Nhiều loài nấm men thuộc nhóm kỵ khí tùy tiện. Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trinh trao đổi chất. Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hóa học trong quá trình bảo quản sữa. Từ trước đến nay, những loại nấm men nhiễm vào sữa được con người phát hiện thường không có khả năng sinh tổng hợp độc tố và gây bệnh cho con người. Ở một số địa phương, nấm men được sử dụng trong công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men truyền thống từ sữa. Như ở Cộng hòa Liên Bang Nga, kefir là sản phẩm lên men từ sữa bởi hệ vi sinh vật gồm vi khuẩn lactic và nấm men. Các sản phẩm chính của quá trình lên men như ethanol, acid lactic, CO2… tạo ra vị chua và nồng độ đặc trưng cho kefir. Nấm sợi (moulds): có dạng hình sợi, phân nhánh. Trong tự nhiên, nấm sợi thường tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm, trên quần áo, sách vở… Trên một số vật liệu vô cơ dính bụi như thấu kính, máy ảnh, ống nhòm… nấm sợi vẫn có thể phát triển, sinh acid và làm mờ các vật liệu này. Hầu hết các nấm sợi thuộc nhóm hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 20oC÷30oC. Dưới đây là một số loài nấm sợi thường nhiễm vào sữa: Penicillium camembertii, P.roqueortii, P.casei, Geotrichum candidum, Rhizopus stolonier… Trong số các nấm sợi nói trên, vài loài thuộc giống Penicillium được sử dụng trong sản xuất một số loại phô mai. Việc nhiễm nấm sợi vào sữa gây nhiều khó khăn trong công nghệ chế biến sữa, đặc biệt là trong sản xuất phô mai và ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm. Cần lưu ý là một số loài nấm sợi có khả năng sinh tổng hợp độc tố mycotoxin. Ví dụ như loài Aspergillus flavus có khả năng sinh tổng hợp aflatoxin. Các nhà sản xuất đã phát hiện một số trường hợp sữa bò bị nhiễm aflatoxin. Tuy nhiên, nguyên nhân chủ yếu làm cho sữa tươi bị nhiễm afatoxin là nguồn thức ăn cho bò. 16 Khác với nhóm vi khuẩn sinh bào tử chịu nhiệt, hầu hết các loài nấm men và nấm sợi đều bị tiêu diệt trong quá trình thanh trùng sữa ở 75oC trong thời gian từ 10 ÷ 15 giây. Vấn đề quan trọng là phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về vệ sinh để tránh hiện tượng tái nhiễm vi sinh vật vào sữa sau khi đã qua thanh trùng. 2. Công nghệ sau thu hoạch sữa 2.1 Các biến đổi và quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến. Trong quá trình bảo quản sữa, các biến đổi vật lý, hóa học, sinh học, hóa lý và hóa sinh có thể diễn ra. Tuy nhiên tốc độ các biến đổi trên phụ thuộc vào thành phần hóa học và hệ vi sinh vật có trong sữa sau khi vắt cũng như phụ thuộc vào cá điều kiên bảo quản (nhiệt độ, sự có mặt của oxy…) 2.1.1 Các biến đổi sinh học và phương pháp hạn chế các biến đổi. Sự trao đổi chất của hệ vi sinh vật có trong sữa được xem là biến đổi sinh học quan trọng nhất. Sự trao đổi chất là tập hợp tất cả các phản ứng sinh hóa diễn ra ở tế bào vi sinh vật. Quá trình này đặt trưng cho các vi sinh vật nói riêng và thế giới sinh vật nói chung.. Trong quá trình bảo quản, hệ vi sinh vật sẽ phân giải và sử dụng một số chất dinh dưỡng có trong sữa. Theo thời gian, các tế bào vi sinh vật sẽ lớn hơn về kích thước, nặng hơn về khối lượng và sữ sinh sản tạo ra nhiều tế bào mới. Song song với các hiện tượng trên, hàm lượng một số chất dinh dưỡng trong sữa se giảm dần cùng với sự xuất hiện của nhiều hợp chất mới do vi sinh vật chuyển hóa và phân giải ra. Ta nói các ví sinh vật đã trao đổi chất với môi trường sữa. Quá trình trao đổi chất giửa vi sinh vật và môi trường gắn liền với sự tồn tại vá sự sinh trưởng của vi sinh vật nói chung. Trao đổi chất bao gồm 2 quá trình: đồng hóa và dị hóa. Như vậy, nếu đứng từ góc độ sản phẩm, quá trình trao đổi chất có thể được chia thành 2 nhóm: trao đổi năng lượng và trao đổi vật chất. Cả hai đều phục vụ cho sự tồn tại cũng như sinh trưởng và phát triển của ví sinh vật trong môi trường. Tốc độ của quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của hệ vi sinh vật có trong sữa phụ thuộc vào nhiêu yếu tố, quan trọng nhất là nhiệt độ bảo quản sữa. Nhóm vi sinh vật Nhiệt dộ sinh trưởng tối ưu (độ C) Đại diên vi sinh vật thường tìm thấy trong sữa Ưa lạnh (psychrophile) 5-10 - Cận ưa lạnh (psychrotrophile) 20-25 Pseudomonas fluorescens Pseudomonas putida Propionibacterium Clostridium butyrium Coliform Vi khuẩn lactic: Lactobacillus casel, Lactobacillus acidophilus Nấm men Nấm sợi Streptococcus thermophiles Ưa ấm (mesophile) 30-37 Ưa nóng (thermophile) 45 17 Lactobacillus lactis Lactobacillus helveticus Rất ưa nóng ( extremely thermophile) >70 - Các nhóm vi sinh vật khác nhau sẽ có những phương pháp sinh sản khác nhau. Đối với vi khuẩn: Chúng sinh sản theo phương pháp vô tính, chủ yếu là nhân đôi. Số tế bào vi khuẩn trong sữa tang rất nhanh nếu được bảo quản ở điều kiên thích hợp cho vi khuẩn sinh trưởng và phát triển. Tuy nhiên, sự gia tăng số tế bào vi khuẩn sẽ bị giới hạn bởi hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong sữa. Ngoài ra, chính sự tích lủy một số sản phẩm trao đổi chất do vi sinh vật tiết vào sữa có thể ức chế sự trao đổi chất và sự sinh trưởng của chúng. Trong thực tế, người ta sử dụng nhiệt độ thấp để kìm hảm sự sinh sản của vi khuẩn nói riêng và vi sinh vật nói chung trong quá trình bảo quản sữa. Đối với nấm men: Nấm men có thể sinh sản bằng phương pháp vô tính hoặc hữu tính. Nấm men sinh trưởng vô tính bang hình thức nảy chồi hoăc phân đôi, sinh sản hữu tính bằng cách hai tế bào sẽ tiếp hợp nhau tạo điều kiện cho sự tiếp hợp giữa hai nhân. Nấm men sinh trưởng tốt ở nhiệt độ 30-370C. Đối với nấm sợi: Nấm sợi thường sinh sản theo phương pháp vô tính tạo ra bào tử. Sự phát triển của hệ nấm sợi kéo theo việc tổng hợp các bào tử với số lượng lớn. Các bào tử này có thể tồn tại trong các điều kiên không thuận lợi về nhiệt độ, độ ẩm… Một số nấm sợi có thể sinh sản theo phương pháp hữu tính thông qua sự tiếp hợp và trao đổi vật chất di truyền giửa các sợi nấm. Như vậy: sự sinh trưởng và trao đổi chất của hệ vi sinh vật có trong sữa là quá trình sinh học quan trọng trong bảo quản sữa tươi. Sự sinh trưởng cảu vi sinh vật sẽ làm thay sâu sắc thành phần hóa học và tính chất cảm quan của sữa (màu sắc, mùi, vị,…). Để hạn chế những biến đổi sinh học trong quá trình bảo quản sữa ta dùng các biện pháp sau:  Đảm bảo vệ sinh trong giai đoạn vắt và vận chuyển sữa từ nơi thu hoạch về nhà máy chế biến, nhằm giảm đến mức tối đa hàm lượng vi sinh vật ban đầu có trong sữa.  Tại nhà máy, nếu sữa tươi chưa đưa vào chế biến ngay thì có thể tiến hành thanh trùng sữa (nhiệt độ 630C, thời gian 15s) 18 Hình 4.5: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng dùng để thanh trùng  Quá trình bảo quản sữa từ sau khi vắt đến trước khi chế biến phải được thực hiện trong điều kiện nghiêm ngặt: nhiệt độ sữa không lớn hơn 40C, tránh sự khuấy trộn và sự có mặt của oxy trong sữa. Theo Luquet (1985), nếu hàm lượng vi sinh vật trong sữa tươi không lớn hơn 10000 tế bào/ml, quá trình bảo quản sữa ở 40C có thể kéo dài trong 3 ngày mà không có những thay đổi đáng kể về chất lượng sữa. Tuy nhiên cần lưu ý rằng, sau ba ngày bảo quản sữa dù ở nhiệt độ thấp, tổng hàm lượng vi sinh vật trong sữa có thể tang đên 1.000.000 tế bào/ml. Khi đó, những biến đổi làm hư hỏng chất lượng sữa do vi sinh vật sẽ diễn ra với tốc độ nhanh hơn. Nếu hàm lượng vi sinh vật trong sữa tươi sau khi vắt lên đến 50.000 tế bào/ml, quá trình bảo quản sữa ở 40C chỉ có thể kéo dài trong 2 ngày. Sau 2 ngày, lượng vi sinh vật trong sữa sẽ tang lên 1.000.000 tế bào/ml Bảo quản bằng phức chất LPS Phức chất Lactoperoxydaza (LPS) là phương tiện bảo vệ tự nhiên có sẵn trong sữa. Nó bao gồm một enzym (Lactoperoxydaza), liên kết với một anion và một lượng nhỏ Peroxyde. Phức chất này oxy hoá các cơ chất đặc trưng trên màng tế bào, dẫn đến rối loạn quá trình trao đổi chất và kết quả là vi khuẩn có thể bị chết. 19 Hình : Phức chất Lactoperoxidase Thông thường, phức chất này có tác dụng diệt các vi khuẩn Gram - và tác động kìm hãm các vi khuẩn Gram + phát triển. Trong thực tế, để kích thích hệ thống kháng khuẩn trong sữa và kéo dài thời gian an toàn cho sữa, người ta bổ sung một lượng nhỏ (8,5 ppm) Hydrogen peroxyde (H2O2) và 15 ppm Thiocyanate. Lượng bổ sung này rất nhỏ và hoàn toàn không độc hại đối với người tiêu dùng sữa, nhưng có tác dụng kháng khuẩn 5-6 ngày (đối với loại sữa được làm lạnh) và tăng thời gian an toàn cho sữa tươi 3-5 giờ (đối với sữa ở nhiệt độ môi trường 300C). 2.1.2 Các biến đổi hóa học và hóa sinh, phương pháp hạn chế các biến đổi. Các biến đổi hóa học trong quá trinh bảo quản sữa nguyên liệu bao gồm những phản ứng giữa các chất có trong thành phần của sữa và tạo ra nhiều hợp chất mới. Biến đổi hóa học xảy ra nhờ xúc tác của các enzyme thì được gọi là biến đổi hóa sinh. Enzyme trong sữa xuất phát từ hai nguồn gốc: do tuyến vú tiết ra và do vi sinh vật nhiểm trong sữa tổng hợp nên. Như vậy, khi số lượng vi sinh vật trong sữa càng nhiều thì càng chứa nhiều loại enzyme khác nhau và hoạt tính cảu chúng sẽ càng cao. Từ đó, tốc đọ biến đổi hóa sinh sẽ càng nhanh và thành phàn hóa học của sữa sẽ thay đổi nhanh chóng trong quá trình bảo quản. Một số phản ứng hóa sinh diễn ra bên ngoài các tế bào vi sinh vật. Tuy nhiên, phần lớn các phản ứng hóa sinh diễn ra bên trong tế bào. Chúng lien quan chặt chẻ đến quá trình trao đổi chất và sự tồn tại-sinh trưởng của vi sinh vật 2.1.2.1Thủy phân chất béo (lipolysis) : Khoảng 97-98% khối lượng chất béo trong sữa thuộc về nhóm triglyceride. 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. Một số nhà nghiên cứu cho rằng quá trình thủy phân triglyceride trong sữa có thể tạo ra sản phẩm là glycerol nhưng điều này ít khi xảy ra. 20