Đề tài Công nghệ sau thu hoạch sữa

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 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 80oC, 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. 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 CO2… 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 (CO2, 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 µm. 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 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 72oC 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 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 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. 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. Công nghệ sau thu hoạch sữa 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…) 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 Ưa ấm (mesophile) 30-37 Propionibacterium Clostridium butyrium Coliform Vi khuẩn lactic: Lactobacillus casel, Lactobacillus acidophilus Nấm men Nấm sợi Ưa nóng (thermophile) 45 Streptococcus thermophiles 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) 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. 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). 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 Thủy 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. Các acid béo là sản phẩm của quá trình thủy phân lipid có thể được tìm thấy dưới dạng tự do hoặc dạng muối. Khi các triglyceride tồn tại dưới dạng các hạt cầu béo, enzyme lipase rất khó tiếp xúc được với cơ chất, do đó quá trình thủy phân chất béo rất khó xảy ra hoặc xảy ra với tốc độ rật chậm. Ngược lại, khi một số hạt cầu béo bị phá hủy do quá trình bơm, khuấy trộn hoặc do các va chạm cơ học khác, sự tạo phức giữa enzyme lipase và cơ chất triglyceride sẽ được thúc đẩy, từ đó quá trình thủy phân lipid sẽ diễn ra nhanh hơn nhiều. Theo Luquet (1985), khi hàm lượng vi sinh vật trong sữa bò từ 5.000-100.000 tế bào/ml, quá trình thủy phân triglyceride được xúc tác chủ yếu bởi hệ lipase do tuyến vú động vật cho sữa tiết ra. Ngược lại khi lượng vi sinh vật trong sửa lên đên 100.000-10.000.000 tế bào/ml hệ lipase ngoại bào sẽ của các vi sinh vật trong sữa sẽ chiếm ưu thế va chúng đóng vai trò chủ lực trong việc xúc tác thủy phân lipid. Các vi khuẩn nhiểm vào sữa có khả năng sinh tong hợp lipase ngoại bào thuộc nhóm Gram (-) như Pseudomonas, Archromobater, Alcaligenes, Enterobater,… và cả nhóm Gram (+) như Bacillus, Micrococcus. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp lipase bởi cá vi khuẩn trên là 20-210C. Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp, nhìn chung tính xúc tác của enzyme giảm. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã chứng minh rằng vài loại lipase trong sữa có thể hoạt động ở nhiệt độ rất thấp, ngay cả ở 00C. Bên cạnh đó, các lipase ngoại bào từ vi sinh vật là nhưng enzyme bền nhiệt. Quá trình thanh trùng sữa đôi khi không ức chế được hoàn toàn hoạt tính của chúng. Cụ thể như để giảm 90% hoạt tính lipase của một số loài vi sinh vật thuộc giống Pseudomonas, quá trình thanh trùng sữa ở 740C cần diễn ra trong thời gian tối thiểu là 54 phút; còn ở 1300C, thời gian xử lý nhiệt tối thiểu là 5,3 phút. Chỉ có phương pháp tiệt trùng sữa ở nhiệt độ cao trong khoảng thời gian xác định mới ức chế được hoàn toàn hoạt tích nhóm enzyme lipase. Việc thủy phân chất béo, giải phóng các acid béo tự do, đặc biệt là các acid béo có phân tử lượng thấp như acid butyric, acid caproic… làm cho sữa có mùi ôi khét. Thông qua hàm lượng các acid béo tự do có trong sữa, ta có thể đánh giá mức độ quá trình thủy phân chất béo. Sữa tươi được xem là có hàm lượng chất béo tốt khi chỉ số acid không lớn hơn 0,5-0,8 meq/100g chất béo. Oxy hóa chất béo Các acid béo không bảo hòa có trong sữa rất dễ bị oxy hóa tại vị trí các nối đôi trong phân tử của