Đề tài Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi

lactoglobulin dễ dàng bị biến tính theo các dạng khác nhau, trong đó, có những kiểu biến tính tương tự như sự biến tính gây ra bởi nhiệt độ. Beta-lactoglobulin biến tính ngay ở áp suất trên 100 MPa và mức độ biến tính tăng cùng với sự gia tăng của áp suất xử lí (Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly, López-Fandino và Olano, 1998b; Arias và cộng sự, 2000; Scollard và cộng sự; 2000). Khi áp suất xử lí là 600 MPa, các phân tử beta-lactoglobulin bị biến tính hoàn toàn. Trong khi đó, ở áp suất lớn hơn 400 MPa thì alpha-lactalbumin mới bắt đầu biến tính và mức độ biến tính chỉ đạt khoảng 72% sau 30 phút ở 800 MPa (Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly). Hơn nữa, sự biến tính Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 15 xảy ra đối với các phân tử beta-lactoglobulin còn làm các phân tử này mất khả năng hòa tan trong sữa và bị lắng xuống (kết tủa, sedimentable denatured beta-lactoglobulin). Ở áp suất 400-800 MPa, có tới 80% beta-lactoglobulin biến tính có khả năng lắng xuống được (Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly). Bảng 1: Ảnh hưởng các yếu tố nhiệt độ, pH lên hiệu qủa tác động của áp suất cao đối với alpha-lactalbumin và beta-lactoglobulin: * Ảnh hưởng của thời gian xử lí lên hiệu qủa tác động của áp suất cao đối với alpha- lactalbumin và beta-lactoglobulin: - Ở áp suất 250-400 MPa, các phân tử alpha-lactalbumin vẫn không bị biến tính khi tăng thời gian xử lí, trong khi mức độ biến tính của beta-lactoglobulin tăng theo thời gian xử lí ( đạt khoảng 20% sau 60 phút ở 250 MPa và 94% sau 30 phút ở 400 MPa, Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly). Cùng với sự gia tăng mức độ biến tính của beta-lactoglobulin, mức độ beta-lactoglobulin biến tính có khả năng lắng cũng tăng theo thời gian khi xử lí ở khoảng giá trị áp suất này, lên tới 68% sau 60 phút ở 250 MPa và 64- 72% sau 8 phút ở 400 MPa (Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly). Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 16 Bảng 2: Ảnh hưởng của thời gian xử lí lên hiệu qủa tác động của áp suất cao đối với alpha-lactalbumin và beta-lactoglobulin * Ảnh hưởng của pH sữa lên hiệu qủa tác động của áp suất cao đối với alpha- lactalbumin và beta-lactoglobulin: - Các giá trị pH khác nhau gây ảnh hưởng khác nhau lên mức độ biến tính của alpha- lactalbumin và beta-lactoglobulin dưới tác dụng của áp suất cao. Ở giá trị pH bằng 6.2, nhiệt độ 20oC làm giảm quy mô biến tính của cả alpha-lactalbumin và beta-lactoglobulin so với ở pH 6.7 trong khi tại giá trị pH 7.0 lại cho những kết qủa ngược lại (Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly). Nhìn chung, trong khoảng pH từ 6-7, mức độ biến tính của cả alpha-lactalbumin và beta-lactoglobulin tăng theo giá trị pH. * Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu qủa tác động của áp suất cao đối với alpha- lactalbumin và beta-lactoglobulin: - Tại các giá trị áp suất thấp (dưới 400 MPa), alpha-lactalbumin không bị biến tính khi xử lí với các giá trị nhiệt độ khác nhau. Tại giá trị áp suất cao hơn, 600 MPa, mức độ biến tính tăng khi tăng nhiệt độ (mức độ biến tính lần lượt là 22, 62 và 78% ở các nhiệt độ 5, 20 và 40 o C, Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly). - Trong khoảng nhiệt độ thấp (từ 5-20oC), ảnh hưởng của nhiệt độ lên mức độ biến tính của beta-lactoglobulin là rõ rệt (mức độ biến tính tăng khi tăng nhiệt độ). Nhưng khi nhiệt độ tiếp tục tăng thì mức độ biến tính beta-lactoglobulin không tăng thêm nữa. Đồng thời, mức độ beta-lactoglobulin biến tính có khả năng lắng xuống cũng chỉ tăng khi nhiệt độ Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 17 tăng trong khoảng 5-20oC, nếu nhiệt độ tăng ngoài khoảng này thì mức độ beta- lactoglobulin biến tính lắng xuống tăng không đáng kể (Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly) * Ảnh hưởng của casein micelle lên hiệu qủa tác động của áp suất cao đối với alpha- lactalbumin và beta-lactoglobulin: - Để nghiên cứu liệu whey protein có khả năng lắng có thể kết hợp lại với nhau trong qúa trình xử lí áp suất cao hay không, người ta xác định mức độ protein hòa tan trong huyết thanh sữa chứa casein micelle tự do (CMF milk serum) đã qua xử lí bằng áp suất cao. Quá trình xử lí trong 30 phút, ở 250-600 MPa, 20oC không ghi nhận được ảnh hưởng đáng kể nào trên các protein tan trong huyết thanh sữa chứa casein micelle tự do (Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly). Tuy nhiên, sự giảm sút đáng kể của protein hòa tan trong sữa ở phân đoạn protein không đông tụ tại pH 4.6 là đáng kể khi tăng áp suất chứng tỏ có sự biến tính của whey protein. * Ảnh hưởng của áp suất cao lên thành phần serum albumin và immunoglobulin: - Nhìn chung, cả serum albumin và immunoglobulin đều là những protein bền dưới tác dụng của áp suất. Cấu hình không gian của serum albumin vẫn không bị thay đổi khi áp suất là 400 MPa (López-Fandino và cộng sự, 1996) trong khi immunoglobulin có thể chịu được áp suất lên đến 300 MPa (Felipe và cộng sự, 1997). c/ Cơ sở khoa học: c1/ Giải thích về sự tăng kích thước trung bình của các phân tử casein micelle ở áp suất 250 MPa: - Sự tăng kích thước các phân tử casein micelle được ghi nhận sau khi xử lí trong khoảng thời gian là 20 phút ở 250 MPa (Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly). Có thể giải thích hiện tượng này theo hai cơ chế sau: * Cơ chế 1: sự kết hợp giữa beta-lactoglobulin biến tính dưới tác dụng của áp suất cao và casein micell: - Trong điều kiện bình thường, sự kết hợp giữa beta-lactoglobulin và casein micelle không xảy ra. Sự kết hợp của beta-lactoglobulin với các phân tử casein micelle có thể được giải thích như sau: tác dụng của áp suất cao làm thay đổi cấu hình không gian của các phân tử beta-lactoglobulin, mà quan trọng trong việc hình thành liên kết với casein micelle là việc các nhóm sulphydryl tự do trong phân tử beta-lactoglobulin bị lộ ra ngoài. Các nhóm này có khả năng tương tác với các phân tử alpha-lactalbumin, beta- Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 18 lactoglobulin hay có thể cả với 2s  -casein, nhưng quan trọng nhất là với các phân tử kappa-casein thông qua các phản ứng trao đổi sulphydryl-disulphide . - Theo Thom Huppertz, Patrick F Fox và Allan L Kelly, việc xử lí ở áp suất 250 MPa làm tăng kích thước trung bình của các casein micelle trong sữa gầy nhưng kích thước casein micelle trong huyết thanh sữa gầy chứa protein tự do (serum protein-free skimmilk) không tăng. Hơn nữa, cùng với việc tăng thời gian xử lí (5-40 phút) ở 250 MPa sẽ làm xảy ra đồng thời sự gia tăng lũy tiến mức độ beta-lactoglobulin biến tính có khả năng lắng xuống và kích thước casein micelle (bảng 2). Một số ý kiến khác cũng cho rằng, tại các giá trị pH khác nhau cũng xảy ra song song sự gia tăng mức độ beta-lactoglobulin biến tính lắng được và kích thước casein micell. Trên đây đều là những bằng chứng quan trọng về vai trò tương tác giữa casein micelle và beta-lactoglobulin trong việc làm tăng kích thước của casein micell. - Tuy nhiên, sự gia tăng các beta-lactoglobulin biến tính lắng được ở áp suất 400 MPa lại không gây được ảnh hưởng đáng kể lên kích thước của casein micelle (hình 3). Điều này sẽ được tiếp tục giải thích trong những phần tiếp theo. * Cơ chế 2: Sự kết hợp giữa các phân tử casein micelle lại với nhau dưới tác dụng của áp suất cao: - Kromkamp và cộng sự cho rằng tác dụng của áp suất làm tăng lên những chuyển động nhẹ nhàng trong sữa tươi. Hiện tượng này xảy ra có tác dụng đảo trộn mẫu sữa một phần hay hoàn toàn khi tiến hành giảm áp suất sau khi đã xử lí ở 150-250 MPa hoặc 250-300 MPa. Mặt khác, họ cũng chỉ ra sự phá hủy các casein micelle dưới áp suất, kèm theo đó là qúa trình tái tổ hợp các casein micelle lại khi áp suất giảm xuống. Needs và cộng sự (2000a) cho rằng sự tái tổ hợp xảy ra là do các liên kết kị nước tăng lên cùng với sự tăng lên của nhiệt độ. Lí thuyết này phù hợp với những báo cáo về việc giảm bề mặt kị nước sau khi xử lí sữa ở 250 MPa khi tăng nhiệt độ xử lí từ 4oC lên 40oC (Gaucheron và cộng sự, 1997). Ở nhiệt độ cao (40oC), các liên kết kị nước giữa các tiểu micelle tái hình thành nhiều hơn kéo theo sự hình thành trở lại các tập hợp casein lớn dẫn tới làm tăng kích thước micelle (hình 5). Ở nhiệt độ thấp (5oC), các liên kết kị nước tái hình thành không nhiều (Johnston và cộng sự, 1992; Needs và cộng sự, 2000a) nên sự hình thành trở lại của các tiểu micelle bị ngăn cản (hình 5). Ở 20oC có thể hình thành một số tập hợp casein micell, do đó có thể làm tăng kích thước các casein micelle khi xử lí với áp suất 250 Mpa, nhiệt độ 20oC (hình 2-6). - Trong thời gian bảo quản sữa sau khi xử lí ở áp suất 250 MPa, việc gia tăng kích thước trung bình của các casein micelle là một qúa trình thuận nghịch (hình 2). Có thể giải thích Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 19 hiện tượng này là do sự hình thành trở lại một lượng lớn các phân tử micelle có kích thước nhỏ hơn kích thước của các tập hợp casein micell.Giả thiết được Needs và cộng sự đưa ra (2000a) trong khi gia nhiệt sữa đã xử lí bằng áp suất cao lên 43oC. Qúa trình này có thể xảy ra trong khi hình thành các liên kết kị nước (Schrader & Buchheim, 1998). Tính thuận nghịch về kích thước casein micelle của sữa giữ ở 20oC thì cao hơn sữa giữ ở 5 o C (hình 2). c2/ Giải thích về sự giảm kích thước trung bình của các phân tử casein micelle ở áp suất 300-800 MPa: - Nếu việc xử lí ở 250 MPa có hiện tượng tái tổ hợp làm tăng kích thước của các phân tử casein micelle thì trong việc xử lí ở áp suất 300-800 MPa, sự hình thành trở lại các micelle bị cản trở bởi sự kết hợp giữa các casein và các phân tử beta-lactoglobulin biến tính. Khi xử lí ở các giá trị áp suất này, một lượng lớn beta-lactoglobulin (lên tới 80%, bảng 1) sẽ kết hợp với các phân tử casein micell. Tuy nhiên, vai trò của whey protein biến tính trong việc ngăn cản sự hình thành trở lại của các micelle có khả năng chỉ là một phần nhỏ trong cả cơ chế gây tác động của áp suất cao làm phá hủy các casein micell, bao gồm cả những phá hủy không thuận nghịch các thành phần cấu tạo khác trong cấu trúc casein micelle sẽ được trình bày trong phần tiếp theo đây. - Trong phân tử casein micelle tồn tại sự cân bằng giữa lực đẩy tĩnh điện và các tương tác kị nước. Trong đó, các cầu nối calcium phosphate đóng vai trò liên kết các phân tử casein lại với nhau và trung hòa các nhóm phosphoserine tích điện âm, cho phép hình thành các tương tác kị nước giữa các phân tử casein (Horn, 1998). Dưới tác dụng của áp suất từ 300-800 MPa, các tương tác kị nước và tĩnh điện bị phá vỡ (Mozhaev và cộng sự, 1996) còn các phân tử calcium phosphate bị hòa tan (Buchheim và cộng sự, 1996; Schrader và cộng sự, 1997; López-Fandino và cộng sự, 1998; De la Fuente và cộng sự, 1999). Điều này giải thích cho sự phá vỡ các phân tử casein micelle ở khoảng áp suất này. c3/ Giải thích về ảnh hưởng của pH lên hiệu qủa tác động của áp suất cao đối với casein micell: Ảnh hưởng của pH sữa lên hiệu qủa tác động của áp suất cao đối với kích thước casein micelle (hình 4) có thể do sự tương quan giữa các phân tử calcium phosphate và pH (Roefs và cộng sự, 1985; Dalgleish & Law, 1989). Do vai trò quan trọng của calcium phosphate trong việc duy trì sự nguyên vẹn của phân tử casein micelle (Walstra, 1990; Horne, 1998), nên việc làm giảm hàm lượng calcium phosphate khiến cho casein micelle trở nên mẫn cảm hơn với tác dụng phá vỡ của áp suất cao và ngược lại (hình 4). Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 20 c4/ Giải thích về ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu qủa tác động của áp suất cao đối với casein micell: - Trong phương pháp xử lí bằng áp suất cao, chỉ có các giá trị áp suất nhỏ hơn 250 MPa mới chịu tác động của nhiệt độ còn tại các giá trị nhiệt độ cao hơn (trên 400 MPa), nhiệt độ không còn duy trì được ảnh hưởng lên hiệu qủa tác động của áp suất đối với casein micelle. Điều này có thể được giải thích như sau: - Như đã nêu trong phần trước, kích thước của casein micelle tăng trong qúa trình xử lí áp suất cao là do có sự kết hợp các phân tử casein micelle với các phân tử whey protein biến tính có khả năng lắng hoặc sự tái tổ hợp của các phân tử casein micelle với nhau sau khi đã bị phá hủy bởi nhiệt độ. Tại các giá trị nhiệt độ thấp (5oC), các phân tử casein micelle chuyển động nhiệt kém, do đó, khả năng chúng có thể kết hợp với nhau sau khi bị phân hủy hoặc với các phân tử whey protein biến tính lắng được là khó xảy ra. Do đó, sự phân hủy của các casein micelle chiếm ưu thế hơn so với sự tái tổ hợp lại làm kích thước của casein micelle giảm xuống. Ngược lại, tại các giá trị nhiệt độ cao hơn (20 và 40oC), chuyển động nhiệt của các phân tử trong sữa là nhiều hơn, do đó khả năng các phân tử casein micelle tái tổ hợp lại hay kết hợp với các phân tử whey protein biến tính chiếm ưu thế so với sự phân hủy casein micelle dưới tác dụng áp suất cao làm tăng kích thước của các phân tử casein micelle. Nhiệt độ cao thì mức độ chuyển động nhiệt càng cao dẫn tới khả năng các phân tử casein micelle tái tổ hợp hoặc liên kết với whey protein biến tính càng nhiều nghĩa là kích thước casein micelle càng lớn. - Trong khi đó, tại các giá trị áp suất cao hơn, trên 400 MPa, như đã nêu trong phần trước, sự tái tổ hợp các phân tử casein micelle là không xảy ra, do đó, tại những giá trị áp suất này, kích thước trung bình của các phân tử casein micelle không còn chịu tác động từ nhiệt độ. c5/ Giải thích về mức độ chịu ảnh hưởng bởi áp suất khác nhau giữa các phân tử whey protein: * Giải thích về sự bền vững của alpha-lactalbumin so với beta-lactoglobulin trước tác dụng của áp suất: - Sự bền vững của alpha-lactalbumin so với beta-lactoglobulin trước tác dụng của áp suất có thể được giải thích bằng sự bền chặt của các liên kết trong phân tử (López-Fandino và cộng sự, 1996; Gaucheron và cộng sự, 1997) alpha-lactalbumin so với beta-lactoglobulin. Nguyên nhân một phần là do trong phân tử alpha-lactalbumin có nhiều liên kết disulphide hơn so với trong phân tử beta-lactoglobulin, 4 cầu dislphide trong alpha-lactalbumin so với 2 trong beta-lactoglobulin (Hinrichs và cộng sự,1996; Gaucheron và cộng sự, 1997), mặt khác, là do sự có mặt của nhóm sulphydryl tự do trong phân tử beta-lactoglobulin Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 21 (López-Fandino và cộng sự, 1996). Các nhóm này kém bền do có thể dễ dàng bị oxi hóa ( sulphydryl-oxidation) hoặc tham gia vào các phản ứng trao đổi sulphydryl-disulphide như đã trình bày trong cơ chế của sự liên kết giữa beta-lactoglobulin và casein micell. * Giải thích về sự bền vững của các phân tử serum-albumin và immunoglobulin: - Có thể giải thích sự bền vững của các phân tử serum-albumin và immunoglobulin trước tác dụng của áp suất dựa theo những nguyên nhân như trên. Đó là do sự bền vững trong cấu tạo không gian của các phân tử nhờ một số lượng lớn các liên kết disulphide (serum- albumin sở hữu tới 17 liên kết disulphide trong phân tử). 2/Ảnh hưởng đến chất béo: - Sữa được chuẩn hóa về hàm lượng chất béo vào khoảng 3.5 ± 0.2%, và sau đó được giữ qua đêm ở nhiệt độ 4oC. Tiến hành xử lý áp suất cao đối với với mẫu sữa trên ở những điều kiện nhiệt độ và áp suất khác nhau (200MPa và 300C, 200MPa và 400C, 300MPa và 30 0 C, 300MPa và 40 0 C). Các mẫu sữa sau khi đem xử lý ở áp suất cao sẽ được đem đi bảo quản ở nhiệt độ 40C và trong bóng tối. a/Ảnh hưởng của áp suất cao đến các axit béo tự do: - Ở ngày đầu tiên bảo quản, tổng lượng axit béo tự do trong mẫu UHPH (xử lý bằng đồng hóa áp lực cao) ở 200MPa 30oC tăng gần gấp đôi so với các mẫu UHPH khác và mẫu sữa thanh trùng, với C18:0, C18:1, C16:0 là những axit béo tự do chính được tìm thấy trong mẫu sữa. Sự este hóa của các axit béo chính có trong sữa không phải là ngẫu nhiên: axit palmitic (C16:0 ) và axit stearic (C18:0) bị este hóa phần lớn ở vị trí C thứ nhất của các triglyceride, trong khi các axit béo không bão hòa bị este hóa phần lớn ở vị trí C thứ nhất và thứ ba của triglyceride. Sự phân giải lipid trong sữa có thể do các enzyme lipase tự nhiên, như là Lipoprotein Lipase (LPL), loại mà hoàn toàn bị vô hoạt khi xử lý ở nhiệt độ 72 o C trong vòng 15 giây hoặc bởi các lipase của vi khuẩn từ psychrotrophic bacteria, loại enzyme này có khả năng chịu được ở nhiệt độ thanh trùng và thậm chí là tiệt trùng UHT. LPL sẽ ưu tiên thủy phân vị trí số 1 và 3 của chuỗi triglyceride, nơi mà nó liên kết với các axit béo bậc cao như C18:0, C18:1, C16:0. Khi xử lý ở 200MPa 30 o C, nhiệt độ đạt được sau xử lý áp suất cao vào khoảng 75oC, trong khi ở nhiệt độ cao hơn (từ 85 đến 100 o C phụ thuộc vào hệ thống áp suất cao) đạt được ở những xử lý UHPH khác. Hầu như chắc chắn rằng, dòng sữa chịu tác dụng ở nhiệt độ 75oC trong thời gian ngắn, và nhiệt độ của dòng sữa cũng chỉ duy trì ở nhiệt độ này là không đủ cao để vô hoạt hoàn toàn các enzyme LPL. Như là một hệ quả của sự phá hủy các màng của cầu béo trong sữa (milk fat globule membrance) và sự giảm kích thước của các hạt cầu béo sau quá trình đồng Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 22 hóa, enzyme này có thể dễ dàng tiến lại gần chất béo và việc tăng diện tích bề mặt đã tạo điều kiện cho enzyme này dễ dàng xúc tác cho phản ứng phân hủy lipid trong sữa. Xử lý ở áp suất từ 50 đến 200MPa, quan sát thấy có sự tăng pH trong quá trình bảo quản lạnh ở 4 o C sau 24h, và họ cho rằng LPL hầu như không bị vô hoạt hoàn toàn bởi sự kết hợp giữa áp suất và nhiệt độ như các điều kiện xử lý ở trên. Các nhà khoa học cho rằng ảnh hưởng của UHPH làm mất hoạt tính của các enzyme trong sữa như là plasmine, lactoperoxidase, và alkaline phosphatase. Theo Datta (2001) thì phương pháp UHPH không làm mất hoạt tính của LPL hơn so với phương xử lý nhiệt tương ứng; ngược lại, xử lý bằng áp suất cao dường như còn làm tăng hoạt tính của enzyme. Bảng 3: Thành phần của cấu axit béo tự do có trong mẫu sữa tươi chưa qua xử lý áp suất cao, và các mẫu sữa chua đã qua xử lý ở áp suất cao ở những điều kiện áp suất và nhiệt độ khác nhau trong suốt quá trình bảo quản Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 23 - Trong suốt quá trình bảo quản lạnh ở 4oC, tổng lượng các axit béo tự do (FFA) tăng lên trong tất cả các mẫu; tuy nhiên, sự tăng lên này có ý nghĩa thống kê ( P < 0.05 )giữa các ngày chỉ đối với mẫu xử lý ở 200MPa ở cùng một nhiệt độ đầu vào. Như đã được giải thích trước, những dấu hiệu của sự phân hủy lipid ở 200MPa và 30oC được quan sát từ ngày bảo quản đầu tiên, tổng nồng độ FFA của mẫu này khoảng chừng 100mg FFA/L so với 50 mg FFA/L ở các mẫu sữa khác. Trong trường hợp 200MPa và 40oC, sự tăng lên của FFA bắt đầu có thể nhận thấy được từ ngày bảo quản thứ 7. - Qua phân tích các mẫu sữa, người ta đã nhận thấy sự xuất hiện của Pseudomonas spp. ở cuối quá trình bảo quản ( ngày 18 ), trong sữa xử lý ở 200 và 300 MPa với nhiệt độ đầu vào 40 o C, có thể sản sinh ra các enzyme lipase từ vi khuẩn. Sự tăng lên của tổng lượng FFA sẽ chậm lại khi càng về cuối của quá trình bảo quản đối với mẫu sữa xử lý ở 200MPa 40 o C kết hợp với nhiệt độ cao đạt được trong quá trình xử lý ( 85oC ), có thể vô hoạt LPL, và sự có mặt của Pseudomonas spp., cho rằng sự phân hủy lipid có thể là một hệ quả của các enzyme lipase từ vi khuẩn nhưng không gây ra bởi LPL. Tuy nhiên, mặc dù Pseudomonas spp. có mặt trong cả 2 mẫu xử lý ở áp suất 200MPa và 300MPa với Ti=40 o C (nhiệt độ đầu vào), sữa được xử lý ở 300MPa và 40oC không trải qua như sự phân hủy cường độ cao ở cuối quá trình bảo quản như sữa xử lý ở 200MPa 40oC. Sự khác nhau có thể được giải thích bằng sự có mặt của các chùm cầu béo quan sát được trong mẫu sữa xử lý ở áp suất 300MPa, có thể làm tăng kích thước của các giọt béo nhỏ thành ra sẽ làm giảm diện tích bề mặt để enzyme lipase của Pseudomonas spp. có thể xúc tác. - Dưới đây là biểu đồ biểu diễn sự biến đổi của các axit béo mạch ngắn (C4:0-C8:0), các axit béo mạch vừa (C10:0-C14:0) và các axit béo mạch dài (C16:0-C18:2) ở mỗi thời gian thử trong các mẫu thử được xử lý khác nhau. Các axit béo mạch ngắn chiếm khoảng chừng 2% tổng lượng các axit béo trong tất cả các mẫu sữa, trong khi đối với mạch vừa và mạch dài lần lượt là 20 và 78%. Như có thể thấy ở bảng 1, axit myristic (C14:0) là axit nổi bật nhất trong nhóm các axit béo mạch vừa, trong khi axit palmitic (C16:0), stearic (C18:0) và oleic (C18:1) là các axit chính trong nhóm các axit béo mạch dài và cũng là các axit béo tự do chính có trong mẫu sữa. Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 24 Hình 7: biểu đồ biểu diễn sự biến đổi của các axit béo mạch ngắn (C4:0-C8:0), các axit béo mạch vừa (C10:0-C14:0) và các axit béo mạch dài (C16:0-C18:2) ở mỗi thời gian thử trong các mẫu thử được xử lý khác nhau Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 25 - Sự tăng lên về nồng độ của các axit béo mạch ngắn trong suốt quá trình bảo quản cao hơn so với các axit béo mạch vừa và mạch dài, và điều đó thể hiện rõ ràng nhất ở mẫu xử lý ở 200MPa. Sự tăng lên của các axit béo mạch ngắn có thể được giải thích bởi tính đặc hiệu của LPL chỉ tác động lên các liên kết este cơ bản với sự ưu tiên hơn với các vị trí C số 1 và C số 3 của triglyceride. Nhìn chung, ở vị trí C số 3 thường là các axit béo mạch ngắn. Các axit béo tự do, nhất là các axit mạch ngắn và vừa có mùi vị mạnh, vì thế ở những nồng độ cao, các axit đó được diễn tả như chất bị ôi, chua, và chát. Các axit béo mạch dài có một lượng ít cũng làm xuất hiện vị lạ; tuy nhiên, các axit béo chưa bão hòa như axit oleic C18:1 và linoleic C18:2 dễ bị oxi hóa và sinh ra mùi kim loại. b/Ảnh hưởng đến sự oxi hóa lipid: - Oxi hóa lipid là một chuỗi các phản ứng của các gốc tự do bao gồm sự kích hoạt, sự lan truyền, và sự kết thúc. Bước đầu tiên của sự tự oxi hóa các axit béo không bão hòa là sự hình thành các gốc tự do, sau đó chúng phản ứng lại với phân tử O2 để tạo thành peroxide tự do. Các gốc tự do phản ứng lại với các phân tử không bão hòa khác để tiếp tục phản ứng và tạo thành hydroperoxide. Hydroperoxide là sản phẩm oxi hóa ban đầu được tạo thành trong suốt các phản ứng oxi hóa lipid, sau đó phần lớn hydroperoxide chuyển thành các andehit và xeton ( sản phẩm oxi hóa bậc 2). - Theo số liệu phân tích thu được đối với các sản phẩm oxi hóa bậc hai, TBARS ( các hợp chất có thể phản ứng với TBA) trong đó TBA là thiobarbituric acid và hexanal, và của sản phẩm oxi hóa bậc một hydroperoxide có một sự phân biệt rõ ràng giữa các mẫu. Như có thể thấy ở bảng 2, ngay sau khi xử lý ở áp suất 300 MPa thì mẫu này đã có sự giảm lượng hydroperoxide và tăng lượng TBARS và hexanal nhiều hơn so với mẫu sữa xử lý ở 200MPa và mẫu sữa thanh trùng (PA). Sự giảm lượng hydroperoxide kết hợp với sự tăng lên của TBARS và hexanal trong mẫu sữa xử lý ở 300 MPa chứng tỏ sự tiến triển của quá trình oxi hóa đi từ bậc 1 đến bậc 2. Kết quả hiện tại chỉ ra rằng xử lý ở 300 MPa làm cho hệ nhũ tương giảm đi tính ổn định và chống lại sự oxi hóa lipid so với xử lý ở 200 MPa, có thể được quy cho các nguyên nhân khác. Theo O’Brien và O’Connor (2004) thì xử lý nhiệt sẽ thúc đẩy sự hình thành các gốc alkyl, mà các gốc này phản ứng lại quá mức và có thể làm phát sinh ra phản ứng oxi hóa lipid. Trong suốt quá trình xử lý ở 300 MPa, sữa đạt được nhiệt độ vào khoảng 100oC, điều đó có thể giải thích cho sự khác nhau của oxi hóa lipid giữa các mẫu và mẫu ở 200MPa và mẫu PA. Ở cách giải thích khác, quá trình xử lý ở áp suất cao đối với sữa được cho rằng đã làm giảm khả năng oxi hóa bị giảm độ nhạy đi so với mẫu sữa tươi chưa qua xử lý bởi vì sau khi đồng hóa, các giọt cầu béo nhỏ sẽ bám vào bề mặt casein và cũng vì các phospholipid từ màng cầu béo sữa (milk fat globule membrane - MFGM ), chưa được bão hòa tốt, được chuyển một phần vào pha nước. Tuy nhiên, mẫu xử lý bằng áp lực đồng hóa ở cường độ cao nhất (300MPa) thì chịu Ảnh hưởng áp suất cao đến giá trị dinh dưỡng sữa tươi GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn 26 nhiều sự oxi hóa bậc hai hơn. Kết quả trái ngược này có thể được hiểu là do sự có mặt của các chùm giọt cầu béo nhỏ quan sát được ở áp suất trên 200MPa, vì ở những áp suất cao hơn làm tăng bề mặt chất béo. Một lượng lớn casein có thể bị giới hạn, dẫn đến việc bao phủ không đủ các giọt béo nên chúng có thể tái tổ hợp lại. Nếu các giọt béo không được bảo vệ hoàn toàn bởi protein, nó càng dễ