Tài liệu Công nghệ sản xuất yagourt

Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Chương 1: Nguyên liệu sữa bò tươi 1.1. Nguồn gốc nguyên liệu sữa bò: Sữa là một loại nguyên liệu rất cần thiết cho đời sống con người, nó cho một giá trị dinh dưỡng cao. Giống bò ở Hà Lan có thể cho sản lượng và chất lượng sữa cao. Việt Nam ta đã nhập giống bò này về và lai tạo thành giống bò sữa nuôi ở các nông trại với sản lượng sữa cho ra không kém. Hiện nay, bò sữa được nuôi ở một số nơi như: Củ Chi, Bình Dương, Đồng Nai…và đang phát triển trại bò lan dần ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long như: Bến Tre, Cần Thơ… Mỗi ngày các nông trại nuôi bò sữa có thể cung cấp hàng triệu lít sữa cho các nhà máy, xí nghiệp. Bò cho sữa đều đặng mỗi ngày nên ta có thể thu hoạch sữa bò liên tục 365 ngày một năm. 1.2. Giới thiệu sơ lược về nguyên liệu sữa bò: 1.2.1. Sơ lược về sữa bò: Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có trong máu. Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Những chất này có khả năng đồng hóa cao. Vì vậy, từ lâu con người đã biết sử dụng sữa như một loại thực phẩm bổ dưỡng cho cơ thể, nhất là đối với trẻ sơ sinh. Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin. Ngoài ra, còn có chất màu và nhiều chất khác. Trong các chất trên, trừ nước và những chất bay hơi khi chế biến thì những chất còn lại gọi là chất khô của sữa. Hàm lượng chất khô của sữa khoảng 10-20% tùy theo loại sữa. Chất khô của sữa càng nhiều thì giá trị thực phẩm càng cao, nếu không kể đến lipit thì chất khô trong sữa gọi là chất khô không béo. SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 1 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Thành phần hóa học của các loại sữa không giống nhau. Chúng luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn của con vật, loài, giống và nhiều yếu tố khác. Bảng 1.1 Thành phần hóa học của sữa từ các loại động vật khác nhau: Tổng Béo Protein Casein Lactose chất (%) (%) (%) (%) khô(%) Bò 12.60 3.80 3.35 2.78 4.75 Dê 13.18 4.24 3.70 2.80 4.51 Cừu 17.00 5.30 6.30 4.60 4.60 1.2.2. Tính chất vật lý của sữa bò tươi: 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 -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. Sữa tươi có giá trị pH trung bình là 6,6. 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. Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng của sữa càng thấp. Tỷ trọng pH Tỷ nhiệt SVTH: Từ Ngân Trâm 1.028 – 1.038 (g/l) 6.5 – 6.8 0.93 - Trang 2 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Điểm đông -0.550C Nhiệt độ sôi 100.20C Chỉ số khúc xạ ở 200C 1.35 Độ nhớt 1.7 – 2.5cp Độ acid được tính bằng độ Dornic – 0D 16 – 18 ( Decigram acid lactic/ lít sữa) 1.2.3. Thành phần hóa học của sữa bò tươi: Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamine, hormone, các chất màu và khí. Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng động vật nuôi, tình trạng sinh lý của từng con vật, điều kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời tiết…). Bảng 1.2 Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình Nước 87,5 85,5  89,5 Tổng các chất khô: 13,0 10,5  14,5 Lactose 4,8 3,6  5,5 Protein 3,4 2,9  5,0 Chất béo 3,9 2,5  6,0 Khoáng 0,8 0,6  0,9 1.2.3.1. Nước : là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng vai trò quan trọng, là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinh hóa. Hàm lượng nước trong sữa chiếm 87%. Phần lớn lượng nước trong sữa có thể thoát ra ngoài khi đun nóng. Người ta làm bay hơi nước ở sữa để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột là những sản phẩm dễ vận chuyển và bảo quản hơn sữa tươi. SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 3 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 1.2.3.2. Tổng các chất khô: 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 là hiệu số giữa tổng các chất khô (TS) và hàm lượng chất béo trong sữa. Từ bảng 1.1, ta suy ra giá trị trung bình của hàm lượng chất khô không béo trong sữa bò là 13,0 – 3,9 = 9,1%. Đường lactose: lactose là một disaccharid do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết với nhau tạo thành. Trong sữa đường lactose tồn tại dưới hai dạng : Dạng -lactose monohydrate: C12H22O11.H2O . Dạng -lactose khan: C12H22O11 . Tỷ lệ hàm lượng giữa -lactose monohydrate và -lactose khan trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa. Chỉ có sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên. Ngoài lactose, trong sữa bò còn có 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. Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến đổi thành sản phẩm caramen. Vì vậy khi khử trùng sữa, một phần lactose bị caramen hóa nên màu của sữa đã khử trùng thường sẫm hơn sữa chưa khử trùng, đồng thời lactose còn có thể kết hợp với các nhóm amin của protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm. Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi là quá trình lên men lactic. Dưới tác dụng của vi khuẩn propionic, acid lactic có thể chuyển hóa thành acid propionic, acid acetic và khí cacbonic. Phản ứng này là cơ sở của quá trình chế biến một số loại phômai. Sự lên men SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 4 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt lactic được ứng dụng rộng rãi vào sản xuất các sản phẩm chế biến của sữa như sữa chua, phômai… Các hợp chất có chứa nitơ: Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%) Protein (95%) Casein (7585%) s-casein -casein -casein -casein Phân đoạn protein trong micelle (đông tụ ở pH = 4.6) Các hợp chất chứa nitơ phi protein (5%): Acid amin tự do Nucleotide Ure Acid uric Protein hòa tan (1525%): -lactoglobulin -lactalbumin Proteose-peptone Serum-albumin Immunoglobulin Phân đọan protein hòa tan (không đông tụ ở pH = 4.6) Hình 1.3. Sơ đồ thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của sữa là protein. Các protein của sữa là những protein hoàn thiện. Trong thành phần protein của sữa có tới 18 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ 8 axit amin không thay thế được là Valine, Leucin, Isoleucin, Methyonine, Treonine, Phenyalanine, Triptophan và Lyzine. Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: casein chiếm khoảng 7585%, -lactalbumin chiếm khoảng 12% và -lactoglobulin chiếm khoảng 6% trong toàn bộ lượng protein trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể. - Casein: Là thành phần protein chủ yếu có trong sữa. Chúng tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và citrate). Trong sữa có các loại casein khác nhau như: s-casein, -casein, -casein, -casein. s-casein và - SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 5 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt casein không tan trong sữa tươi. Các protein này chứa nhóm photphate (trong đó photpho chiếm khoảng 0,8% trong toàn casein) và nhóm photphate này kết hợp với ion Ca2+. Sự trung hòa một phần lớn các điện tích âm ngăn ngừa scasein và -casein kết khối và kết tủa. - Protein hòa tan gồm : -lactoglobulin, -lactalbumin, peptone-proteose, immunoglobulin. Ngoài ra, trong sữa còn có các protein màng. Hàm lượng của chúng rất thấp. Màng protein tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các hạt béo, góp phần làm ổn định hệ nhũ tương trong sữa. -lactalbumin: còn gọi là albumin của sữa. Hàm lượng -lactalbumin trong sữa không nhiều, khoảng 0,5-1,0% tùy theo từng loại sữa. Trong sữa non có nhiều -lactalbumin hơn trong sữa thường. Khác với casein, lactalbumin ở trong sữa dưới dạng hòa tan. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao lactalbumin bị đông tụ. Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt độ thì mức độ đông tụ nhanh hơn. Các enzym làm đông tụ casein không có khả năng làm đông tụ -lactalbumin. Sau khi đông tụ, -lactalbumin mất khả năng hòa tan lại trong nước, nó chỉ có thể hòa tan lại trong một vài loại dung môi. -lactoglobulin : còn gọi là globulin của sữa. Hàm lượng lactoglobulin ở trong sữa khoảng 0,1-0,2% tùy từng loại sữa. -lactoglobulin cũng có nhiều trong sữa non dưới dạng hòa tan. Nó cũng bị đông tụ khi nhiệt độ tăng và không bị đông tụ dưới tác dụng của enzym làm đông tụ casein. Sau khi bị đông tụ, -lactoglobulin cũng mất khả năng hòa tan lại trong nước. 1.2.3.3. Enzym : Là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein. Sự có mặt của các enzym trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó là giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa. Tuy nhiên, một số enzym có trong sữa như lactoperoxydase, lysozym có vai trò kháng khuẩn. Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 6 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt trình bảo quản trước khi chế biến. Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzym có trong sữa càng đa dạng và họat tính enzym sẽ càng cao. Lactoperoxydase: enzym này luôn có trong sữa động vật, nó do tuyến vú tiết ra. Enzym xúc tác phản ứng chuyển hóa oxy từ hydrogen peroxyde (H 2O2) đến các chất oxy hóa khác. Enzym có pH tối thích là 6,8. Trong sữa non, hàm lượng enzym thường cao hơn. Khi đun nóng sữa đến 80oC trong vài giây, lactoperoxydase sẽ bị vô hoạt. Catalase: được tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các hạt cầu béo. Enzym này xúc tác phản ứng phân hủy hydrogen peroxydase thành nước và oxy tự do. Sữa tươi từ những con vật khỏe mạnh chứa một lượng catalase rất thấp. Sữa nhiễm vi sinh vật thường có họat tính catalase rất cao. Catalase bị vô hoạt ở 75oC sau thời gian 1 phút hoặc vô hoạt ở 65-68oC sau 30phút. Lipase: người ta tìm thấy một hệ enzym lipase trong sữa bò. Chúng xúc tác thủy phân liên kết ester trong triglycerid và giải phóng ra các acid béo tự do. Sự thủy phân triglycerid làm tích lũy các acid béo tự do trong sữa. Quá trình phân giải tiếp các acid béo này làm cho sữa có mùi ôi khét và mùi kim loại. Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu thuộc về nhóm phosphomonoesterase. Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid phosphoric và glycerin. Có hai dạng phosphomonoesterase trong sữa : phosphatase kiềm và phosphatase acid. Phosphatase kiềm: có pH tối thích là 9,6. Một trong những tính chất đặc trưng của phosphatase kiềm là khả năng tái hoạt hóa của nó. Sau quá trình thanh trùng, nếu ta kiểm tra ngay mẫu sữa thì không phát hiện thấy hoạt tính phosphatase kiềm. Tuy nhiên, sau một thời gian bảo quản, trong sữa sẽ xuất hiện trở lại hoạt tính enzym này. Người ta gọi đây là hiện tượng tái hoạt hóa của phosphatase kiềm và đến nay vẫn chưa tìm được lời giải thích rõ ràng về SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 7 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt hiện tượng này. Để tránh hiện tượng hoạt hóa của phosphatase kiềm, ta cần làm lạnh nhanh sữa sau quá trình thanh trùng và bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp (2oC). Một số nghiên cứu cho rằng, sự có mặt của ion Ca 2+ và Mg2+ thúc đẩy quá trình tái hoạt hóa enzym, ngược lại, các ion Co2+, Cu2+ và Ni2+ lại kìm hãm hiện tượng này. Phosphatase acid: enzym này có pH tối thích là 4,7 và là enzym bền nhiệt nhất trong sữa. Để vô hoạt nó hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96 oC và giữ ở nhiệt độ này trong thời gian tối thiểu là 5 phút. Phosphatase acid bị vô hoạt bởi NaF. Lysozym: là một glucosaminidase (hay muramidase) có phân tử lượng khoảng 1400018000Da và là một enzym bền nhiệt. Lysozym xúc tác phản ứng thủy phân liên kết  giữa acid muramic và glucosamine của mucopolysaccharide trong màng tế bào vi khuẩn, từ đó gây phân hủy tế bào. Lysozym trong sữa bò hoạt động ở pH tối thích là 7,9. Hàm lượng lysozym trong sữa bò trung bình là 130g/l, khoảng 3000lần thấp hơn trong sữa người (400mg/l). Protease: theo Humber và Alais (1979) thì có hai loại enzym: protease acid và protease kiềm được tiết ra từ tuyến vú. Chúng thường liên kết với casein và cũng bị kết tủa ở pH = 4,6. Các enzym protease xúc tác phản ứng thủy phân protein, tạo các sản phẩm như proteose-peptone, peptide và các acid amin tự do. Sản phẩm thủy phân là -casein và các phân đoạn proteose-peptone có phân tử lượng khác nhau. Các protease acid có trong sữa có pH tối thích là 4,0, còn protease kiềm hoạt động mạnh nhất ở pH = 7,58,0. Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oC sau 10 phút. SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 8 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 1.2.3.4. Lipid : Bảng 1.4 Thành phần lipid trong sữa bò Hàm lượng (% so với Thành phần tổng khối lượng Ghi chú lipid) Lipid đơn giản: 98,5 - Glyceride: triglyceride 9596 diglyceride 23 monoglyceride 0,1 - Cholesteride Là ester của acid béo và 0,03 cholesterol. - Ceride Là ester của acid béo và 0,02 rượu cao phân tử. Lipid phức tạp 1,0 Các hợp chất tan trong chất 0,5 béo: 0,3 - Cholesterol 0,1 - Acid béo tự do 0,1 - Hydrocarbon vết - Vitamin A, D, E, K vết Bảng 1.5 Thành phần các acid béo trong sữa Số % so với tổng Nhiệt độ Tên acid béo nguyên tử lượng acid béo nóng chảy C trong sữa (oC) Acid bão hòa: A. butyric 4 -7,9 3,0  4,5 A. caproic 6 -1,5 1,3  2,2 A. caprylic 8 +16,5 0,8  2,5 A. capric 10 +31,4 1,8  3,8 A. lauric 12 +43,6 2,0  5,0 A. myristic 14 +53,8 7,0  11,0 A. palmitic 16 +62,6 25,0  29,0 SVTH: Từ Ngân Trâm Trạng thái vật lý ở nhiệt độ phòng Lỏng Lỏng Lỏng Lỏng/rắn Rắn Rắn Rắn - Trang 9 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt A. stearic A. arachidic 18 20 3,0  7,0 0,2 Acid không bão hòa: A. oleic A. linoleic A. linolenic A. arachidonic 18 18 18 20 +14,0 30  40 -5,0 2,0  3,0 Không lớn hơn -5,0 -49,5 1.0 Không lớn hơn 1.0 +69,3 +75,0 Rắn Rắn Lỏng Lỏng Lỏng Lỏng Hàm lượng các acid béo không bão hòa trong sữa được xác định bởi chỉ số iod của chất béo. Chỉ số khúc xạ của sữa thay đổi phụ thuộc vào thành phần định tính và định lượng các acid béo có trong sữa. Đối với sữa bò, chỉ số khúc xạ dao động từ 4046. Nếu sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ cao thì lipid sữa sẽ có “cấu trúc cứng”. Ngược lại, sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ thấp thì lipid sữa sẽ có “cấu trúc mềm” hơn. Lipid phức tạp gồm 2 nhóm chính: - Nhóm 1: hợp chất với glycerol. - Nhóm 2: hợp chất với sphingosine (C18H37NO2). Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu, đường kính dao động từ 0,1  20m. Trong 1ml sữa có khoảng 1015 tỷ hạt cầu béo. Do đó, ta có thể xem sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước. Các hạt cầu béo được bao bọc bởi một 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. Phân tử phospholipid có hai đầu: đầu ưa béo (không phân cực) sẽ tương tác với các phân tử glyceride ở tâm cầu; đầu ưa nước (phân cực) sẽ kết hợp với màng protein bao xung quanh hạt cầu béo. Nếu ta không đồng hóa sữa tươi, trong thời gian bảo quản các hạt cầu béo có SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 10 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt xu hướng kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là euglobulin. Do tỷ trọng các hạt béo nhỏ hơn nước nên chúng sẽ nổi lên trên bề mặt sữa dưới tác dụng của lực đẩy ac-si-met và tạo nên váng sữa. Khi đó trong sữa tồn tại hai pha lỏng tách biệt: pha trên cùng với thành phần chủ yếu là lipid; pha dưới có tỷ trọng lớn hơn gồm nước và một số chất hòa tan trong sữa như đường lactose, khoáng, một số protein... 1.2.3.5. Khoáng: Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 810g/L. Các muối trong sữa ở dạng hòa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein). Trong số các nguyên tố khoáng có trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là calci, phosphore và magie. Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa. Các nguyên tố khoáng khác như: kali, natri, clo...đóng vai trò là chất điện ly (electrolyte). Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khác như: Zn, Fe, I, Cu, Mo...Chúng cần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người. 1.2.3.6. Vitamin: Các vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm: - Vitamin hòa tan trong nước gồm: B1, B2, B3, B5, B6, C… - Vitamin hòa tan trong chất bao gồm: A, D, E, K. Bảng 1.6 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò Hàm Hàm lượng lượng Vitamin Hàm lượng Vitamin Vitamin (mg/L) (g/L) A 0.44 B12 4.3 0.22.0 mg/L B1 D B2 1.75 C 20 0.3750.500 E B3 0.94 Biotine 30 g/L K B5 3.46 Acid folic 2.8 0.751.00 B6 0.5 mg/L SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 11 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 1.2.3.7. Hormone: Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật. Trong sữa bò, ta có thể tìm thấy nhiều loại hormone. Chúng được chia thành ba nhóm là proteohormone, hormone peptide và hormone steoride. 1.2.3.8. Các hợp chất khác: Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là CO2, O2 và N2. Tổng hàm lượng của chúng chiếm từ 5% đến 6% thể tích sữa. Các chất khí trong sữa thường tồn tại ở ba dạng: dạng hòa tan, dạng liên kết hóa học với các chất khác và dạng phân tán. Khí ở dạng hòa tan hoặc phân tán thường gây ra một số khó khăn trong các quy trình chế biến. Do đó, sữa tươi thường được qua xử lý bài khí trước khi chế biến. 1.2.3.9. Hệ vi sinh vật và vai trò của chúng trong sữa bò: được chia làm 2 nhóm Procaryote: nhóm vi sinh vật procaryote có nhân chưa hoàn chỉnh. Vùng nhân chỉ là mạch AND xoắn kép nằm trong tế bào chất, lưu giữ các thông tin di truyền cho tế bào. Đại diện quan trọng cho nhóm procaryote là vi khuẩn. Số lượng vi khuẩn trong sữa bò tươi sau khi vắt có thể dao động từ vài nghìn đến vài triệu khuẩn lạc 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 100.000 khuẩn lạc. Các vi khuẩn thường gặp trong sữa là: vi khuẩn lactic, 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 thống đường ruột của động vật. Để tồn tại trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp 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 SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 12 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 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 và vi khuẩn lactic dị hình. Trong công nghệ 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 hoá 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 là những vi sinh vật tạp nhiễm. Chúng sẽ tạo ra những chuyển hoá ngoài ý muốn của nhà sản xuất trong quá trình bảo quản sữa 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, Lactobacillus. Leuconostoc, Bifidobacterium…Chúng gồm các nhóm vi khuẩn lên men đồng hình lẫn dị hình. Khi thanh trùng sữa ở 80oC, hầu hết cácvi khuẩn lactic nhiễm trong sữa sẽ bị tiêu diệt.  Vi khuẩn Coliform: trong sữa, vi khuẩn Coliform sẽ chuyển hoá 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 Coliform sẽ bị tiêu diệt.  Vi khuẩn sinh acid butyric (giống Clostridium): chúng dễ bị nhiễm vào sữa. Trong sữa vi khuẩn này chuyển hoá đường trong sữa thành nhiều sản phẩm khác nhau như acid butyric, butanol, ethanol, aceton, khí CO2, H2…làm thay đổi thành phần hoá học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản. Quá trình thanh trùng sữa không thể SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 13 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt tiêu diệt được hoàn toàn các bào tử Clostridium chịu 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.  Vi khuẩn propionic (giống Propionibacterium): được tìm thấy trong dạ cỏ và đường ruột của nhóm động vật nhai lại…Vi khuẩn propionic chuyển hoá đường thành acid propionic, acid acetic, khí CO2…làm hư hỏng chất lượng sữa. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất một số loại phô mai như Emmenthal…người ta sử dụng canh trường Propionibacterium thuần khiết để tạo ra cấu trúc lỗ hổng (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 75oC 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 thuỷ phân protein tạo ra các sản phẩm polypeptide, peptide và acid amin. Một số acid amin tiếp tục bị phân huỷ 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. Enzym này xúc tác quá trình thuỷ 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 Pseudomonas, Brevibacterium, Achromobacter, Alcaligenes, Bacillus, Micrococcus… 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 và lipid, nhanh chóng làm hư hỏng chất lượng sữa. Ngoài hai qua trình thuỷ phân nói trên, một số vi khuẩn gây thối còn tạo khí (CO2, H2…), sinh tổng hợp các acid hữu cơ làm giảm pH sữa và đông tụ protein. Một số vi khuẩn khác có thể sinh tổng hợp được SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 14 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt protease có chức năng xúc tác tương tự như rennin làm xuất hiện sự đông tụ casein trong sữa. Eucaryote: nhóm VSV này có nhân hoàn chỉnh, nằm trong tế bào, 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 này thường được tìm thấy trong sữa là nấm men và nấm sợi.  Nấm men: là những cơ thể đơn bào, thường có hình cầu, oval hoặc hình trứng…Một số loài nấm men thường gặp trong sữa là Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus, Debaromyces hanseni,…Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất. Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hoá học trong quá trình bảo quản sữa.  Nấm sợi: có dạng hình sợi, phân nhánh. Một số loài nấm sợi thường nhiễm vào sữa: Penicillium camemberti, P.roqueforti, P.casei,…Trong số các nấm sợi trên, vài loài thuộc giống Penicillium được sử dụng trong sản xuất một số loại phô mai. Việc nhiễm nấm sợi vào sữa gây nhều khó khăn trong công nghệ chế biến sữa. Tuy nhiên, 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 từ10-15 giây. Vấn đề quan trọng là phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về vệ sinh để tránh hiện tượng tái nhiễm VSV vào sữa sau khi đã qua thanh trùng. 1.3. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong sữa: Sữa tươi là môi trường rất thích hợp cho sự xâm nhập và phát triển của các loại vi sinh vật. Do sự phát triển của vi sinh vật nên trong sữa tươi có xảy ra nhiều quá trình sinh hóa phức tạp, trong đó có biến đổi có lợi như sự lên SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 15 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt men lactic, nhưng chủ yếu là các quá trình biến đổi có hại, làm giảm chất lượng của sữa và cuối cùng dẫn đến hư hỏng. Một số quá trình biến đổi chủ yếu xảy ra trong bảo quản sữa tươi:  Sự lên men lactic (sự lên men chua của sữa): chúng phân giải đường lactose thành nhiều chất phức tạp, chủ yếu là tạo thành acid lactic. Sự lên men lactic được ứng dụng trong việc sản xuất sữa chua.Sự lên men lactic xảy ra chủ yếu do tác động của vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lactic không bền vững dưới tác động của nhiệt độ cao. Khi đun nóng sữa tới 60-650C trong khoảng 15-30 phút vi khuẩn lactic sẽ bị tiêu diệt.  Sự lên men butiric: là quá trình biến đổi không có lợi của sữa. Dưới tác dụng của vi khuẩn này, đường lactose và các muối của acid lactic bị lên men tạo thành acid butyric, một số chất khí, một số hợp chất acid… làm giảm chất lượng của sữa. Vi khuẩn butyric hoạt động mạnh ở nhiệt độ khoảng 400C.  Sự thối rữa: hiện tượng sữa tươi bị thối rữa là do nhiều loại vi sinh vật phát triển phân hủy các hợp chất protein của sữa thành những sản phẩm có mùi thối khó chịu. Ngoài ra, bản thân các loại vi khuẩn gây thối rữa có thể tự tiết ra các chất độc hoặc phân giải protein thành các chất độc làm cho sữa bị nhiễm độc, chất lượng của sữa giảm dần, thậm chí còn không dùng làm thực phẩm được nữa. 1.4. Các phương pháp bảo quản sữa bò tươi: Sữa sau khi vắt, lượng vi sinh vật thay đổi khá nhiều. Bản thân sữa còn chứa nhiều hệ enzym xúc tác cho các phản ứng sinh hóa làm giảm giá trị của sữa. Để hạn chế sữa bị giảm chất lượng, người ta tiến hành bảo quản sữa bằng nhiều phương pháp khác nhau ở điều kiện thích hợp như là:  Phương pháp vật lý: làm lạnh, đun nóng. SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 16 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt  Phương pháp hóa học: dùng một số hóa chất để tiêu diệt hoặc ức chế sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật.  Phương pháp sinh học: chủ yếu nhờ quá trình lên men lactic để ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác. 1.5. Các chỉ tiêu của chất lượng sữa: Khi đánh giá chất lượng của sữa tươi, người ta thường tiến đánh giá đồng thời các chỉ tiêu như sau:  Chỉ tiêu về cảm quan: trạng thái, màu sắc, mùi vị …  Chỉ tiêu lý hóa: tỷ khối, hàm lượng chất khô, hàm lượng chất béo, độ acid …  Chỉ tiêu vi sinh: tổng số vi sinh vật ( tạp trùng ) trong 1ml sữa, vi trùng gây bệnh, nấm mốc … SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 17 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Chương 2: Tổng quan về chăn nuôi bò sữa ở Việt Nam 2.1.Tình hình chăn nuôi : Sau khi có quyết định 167/2001/QĐ-TTG của thủ tướng chính phủ ngày 26/10/2001 phong trào phát triển bò sữa ở nước ta bước vào giai đoạn mới, tổng đàn bò sữa hàng năm tăng nhanh, tốc độ tăng trung bình giai đoạn 20012005 đạt 24,93%. Bảng 2.1. Tăng trưởng đàn bò sữa theo các vùng sinh thái giai đoạn 2001-2005: Năm Khu vực CẢ NƯỚC Miền Bắc ĐB Sông Hồng Đông Bắc Tây Bắc Bắc Trung Bộ Miền Nam DHNamTrungBộ Tây Nguyên Đông Nam Bộ ĐBSông Cửu Long 2001 2002 2003 2004 2005 41241 6170 3543 0,00 2613 14 35071 132 804 32298 1837 55848 8216 5040 746 2103 327 47632 848 1007 41937 3840 79243 17885 9033 2910 4044 1898 61358 3532 1732 51098 4996 95794 24151 11424 4832 5048 2847 71643 5902 2119 56799 6823 104120 26308 11975 5458 5058 3817 77812 3014 2549 63939 8310 Tăng trưởng BQ gđ 20012005(% ) 24,93 43,70 35,59 94,13 17,95 306,35 22,05 118,60 33,44 18,62 45,84 Tỷ lệ %/so vói cả nước năm 2005 100 25,27 11,50 5,24 4,86 3,67 74,73 2,89 2,45 61,41 7,98 Đông Nam Bộ là vùng có số lượng đàn bò sữa cao nhất nước và Tây Nguyên có số lượng đàn bò thấp nhất nước. Bảng 2.2 Một số tỉnh có đàn bò phát triển STT 1 2 3 4 Tỉnh TP HCM Long An Sơn La Tuyên Quang SVTH: Từ Ngân Trâm Số lượng bò sữa (con) 56162 5326 4491 4090 Sinh sản 44794 2418 2753 3575 Sản lượng sữa (tân) 130054 8363 7550 6697 - Trang 18 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt 5 6 7 8 9 10 Hà Tây Bình Dương Hà Nội Bình Định Lâm Đồng Thanh Hóa 4083 3887 3217 2626 2507 2297 2502 2908 2426 1267 2248 1900 4666 8532 4823 367 4852 6500 Thành phố Hồ Chí Minh có số lượng đàn bò và sản lượng sữa đứng đầu nước. 2.2. Các giống bò cao sản : Các giống bò ngoại thường cho sản lượng sữa cao so với các giống bò nội, một số giống cho năng suất cao như: - Bò Holstein thuần chủng (bò HF): đây là giống bò sữa chuyên dụng cao sản của Hà Lan. Màu lông đen vá trắng hoặc trắng vá đen, tỷ lệ đen trắng thông thường là 50% - 50%. Bò Hà Lan thuần thường có 6 điểm trắng: giữa trán, chóp đuôi và 4 chân. Đây là giống bò có sản lượng sữa nhiều và tốt nhất và được nuôi với tỷ lệ cao nhất trong các giống bò sữa hiện nay. Được nhập về Việt Nam từ những năm 1963-1964 tại Mộc Châu (tỉnh Sơn La) và hiện được nuôi ở đó với quy mô lớn.Sản lượng sữa đạt 5500 – 6000kg/305 ngày.Tỉ lệ mỡ sữa là 3.6%. SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 19 - Công Nghệ Sản Xuất Yaourt Hình 2.1 Hình dáng của bò Holstein - Bò Jersey thuần chủng: có nguồn gốc từ đảo Jersey ở eo biển Mangche giữa Anh và Pháp. Đây là giống bò sữa có tầm vóc nhỏ nhất nhưng có ngoại hình rất đẹp và hiệu suất cho sữa khá cao. Bò có sắc lông màu nâu nhạt đốm đen.Bò có khả năng gặm cỏ tốt.Tuy có nguồn gốc từ xứ ôn đới nhưng có khả năng chịu được khí hậu của nhiệt đới. Ưu điểm là khả năng chống chịu tốt, dễ thích nghi và chịu kham khổ tốt hơn bò HF, sản lượng sữa chỉ bằng 1/3-1/2 bò HF (3500-4000kg/chu kỳ 270 ngày) nhưng tỷ lệ mỡ sữa cao từ 5.2 - 5.8%, chất lượng sữa thơm ngon.Bò này có sự trưởng thành sinh dục sớm, con cái từ 12-14 tháng tuổi đã cho phối lần đầu. Hình 2.2 Hình dáng của bò Jersey Ngoài ra còn có một số giống bò lai: chúng được sinh sản bằng phương pháp thụ tinh nhân tạo, tinh đực giống đều là tinh bò Holstein Friesian thuần chủng: - Bò lai HF  Jersey: con lai được tạo ra từ bò mẹ Jersey thuần với tinh bò đực giống Hà Lan. SVTH: Từ Ngân Trâm - Trang 20 -