Đề tài Tìm hiểu về sự biến đổi của protein của trứng và sữa trong quá trình bảo quản, chế biến

iếm nhiều nhất lòng trắng (58,4%), nó có 4 nhóm – SH và 2 cầu Đi-sunfua – S – S – , có khả năng tạo gel tốt, tạo bọt tốt khi đánh khuấy, bọt ổn định khi làm lạnh, làm bền bọt khi gia nhiệt. Các albumin có tính kháng khuẩn (trực tiếp hay gián tiếp: tạo phức với vitamin, kim loại, độc tố) góp phần bảo vệ phôi của trứng: albumin tươi nói chung là khó tiêu hóa, chỉ sau khi biến tính nhiệt (luộc, rán chín) mới có thể tiêu hóa dễ dàng, đó là do thành phần ovomuxin là một antitripxin (enzim kháng tiêu hóa protein) và có 1 số globulin không chịu tác dụng của enzim tiêu hóa. - Lòng đỏ: gồm các hạt protein phân tán trong dung dịch protein, hạt hình cầu đường kính 1,3 – 20 μm do 3 kiểu protein liên kết với nhau thành một phức bao gồm: lipovitelin và phosvitin là 2 hợp phần cơ sở, còn lipoprotein sẽ đính với phức qua cầu nối trung gian phosvitin. Các lipovitelin là protein nặng có thể tách thành 2 dạng β, α, lipovitelin. Phosvitin là một phosphoprotein rất giàu serin ( chiếm 31% lượng axitamin của lòng đỏ) có khả năng cố định các ion sắt. Dung dịch của lòng đỏ (dịch tương) bao gồm livetin và lipoprotein nhẹ. Livetin là một protein hình cầu với 3 dạng γ, β, α, khác nhau về phân tử lượng. Chúng có thể tách ra 2 phần: L1 có phân tử lượng 10 triệu và L3 có phân tử lượng3triệu.Lòng đỏ chứa gần như toàn bộ lipit của trứng chủ yếu là triglixerit (60%), phosphatit(28%)vàcholesterol(5%).- Cường độ màu của lòng đỏ phụ thuộc vào hàm lượng carotenoit của thức ăn và điều kiện chăn thả. Gia cầm nuôi thả tự nhiên, ăn thức ăn tự nhiên thì trứng có lòng đỏ màu sắc đẹp hơn so với gia cầm nuôi theo lối công nghiệp.Khi luộc trứng hoặc dùng các xử lý nhiệt khác (rán) thì lòng đỏ đặc lại mùi vị bùi, béo đặc trưng, đặc biệt từ lòng trắng có thể giải phóng ra H2S, có thể tác dụng với Fe của lòng đỏ tạo kết tủa đen FeS (vết đen trên bề mặt lòng đỏ đã chín).- Đáng chú ý là thành phần acid amin của trứng rất cân đối, ổn định, gần như không phụ thuộc vào giống thức ăn, điều kiện nuôi dưỡng gia cầm, Vì vậy trong dinh dưỡng học người ta coi protein trứng là loại hoàn thiện và lấy nó làm chuẩn dinh dưỡng ( các chỉ số: giá trị sinh học (BV), tỉ lệ hiệu quả protein (PER), thang giá trị hóa học(CS), chỉ số axitamin cần thiết (EAAI), giá trị thay thế protein (PRV). 1.2. Các Protein của lòng trắng trứng: Thành phần hóa học trong lòng trắng trứng gà Các tiểu phần protein của lòng trắng trứng Thành phần Tỷ lệ (%) Ovoalbumine 58.4 Ovomucoide 14.1 Ovomucine 2.0 Ovoconalbumine 13.2 Ovoglobuline 11.9 Ovoalbumine là protein giàu nhất của lòng trắng, là một phosphoglucoprotein có gốc phosphat đính vào gốc serin, có chứa 3.5% gluxit dưới dang một “đơn nguyên” với khối lượng phân tử là 1570 gồm 5 gốc D-maroza và 3 gốc D- glucosamin. Phân tử Ovoalbumine có 4 nhóm -SH và hai cầu đisunfua. Trong thời gian bảo quản số cầu đisunfua sẽ tăng lên do hình thành ra S- Ovoalbumine thì khả năng tạo gel bị giảm. Ovoalbumine rất dễ bị biến tính bề mặt do đó cũng có tác dụng ổn định các bọt tạo ra khi ở nhiệt độ thấp. Ovoconalbumine là một glucoprotein, có chứa 0.9% D- manoza và 1.7% glucosamin, do hai tiểu đơn vị tạo nên. Ovoconalbumine tạo phức được với các cation kim loại hóa trị và ba như: Cu2+, Zn2+, Al3+, Fe3+. Ở pH = 6 một nhóm Ovoconalbumine có thể đính được hai ion kim loại. Phụ thuộc vào bản chất của kim loại mà phức sẽ có màu (màu đỏ với Fe, màu vàng với Cu) hoặc không. Ở phức với kim loại thì bền với nhiệt độ hơn protein lúc đầu. Ovomucoide là một gluprotein chứa 0.5- 4% D- galactoza, 7- 8% mantoza, 10- 18% D- glucosamin và 0.03- 2.2% acid xialic. Đơn nguyên gluxit nối với phân tử protein gốc asparagin. Phân tử do ba tiểu đơn vị tạo nên. Ovomucoide có hoạt tính antitripxin và có hoạt tính rất chịu nhiệt trừ khi ở trong môi trường kiềm. Ovomucine là một glucoprotein do hai tiểu đơn vị lập nên, có chứa gần 30% gluxit (6- 23% hexoza, 6- 16% hexoamin và 1- 14% acid xialic). Do các gốc xialic tích điện tạo ra lực đẩy tĩnh điện làm cho có cấu trúc thớ và cấu trúc nhớt của lòng trắng trứng giữa. Ovomucine cũng làm bền bọt ở lạnh. Nói chung các protein của lòng trắng trứng có tính kháng khuẩn trực tiếp hoặc gián tiếp (phức với vitamin hoặc với kim loại), góp phần bảo vệ phôi cũng như khả năng bảo quản của trứng. Khi mới đẻ ra coi như đã tiệt trùng, nhưng ngoài vỏ có rất nhiều vi khuẩn do phân gà mang đến, đặc biệt là salmonella. Khi rửa trứng thường làm cho vi khuẩn xâm nhập vào trứng dễ dàng do mất lớp tiểu bì protein bảo vệ cũng như nước chui vào kéo theo vi khuẩn. Do đó sau khi rửa, trứng phải được làm khô ngay. Các protein của lòng trắng trứng nguyên là khó tiêu hóa, chỉ sau khi nấu mới trở nên dễ dàng. Có lẽ là do hoạt tính kháng tripxin của Ovomucoide cũng như do tính chống chịu đối với enzym tiêu hóa của một số globulin không bị biến tính. Sự chuyển Ovoconalbumine  thành S- Ovoconalbumine , sự phân ly phức Ovomucine – lizozim kèm theo phá hủy gel Ovomucine , là những phản ứng quan trọng xảy ra trong thời gian bảo quản trứng làm tổn thất ít ra là từng phần các tính chất tạo gel và tạo bọt cũng như khả năng hóa lỏng của lòng trắng trứng. Sự tổn thất CO2 trong trứng xảy ra thường xuyên bắt đầu ngay sau khi trứng mới đẻ và sẽ gia tăng khi nhiệt độ tăng do đó sẽ làm tăng giá trị pH của lòng trắng trứng từ 7.6 lên 9.7. Có thể bảo quản hay sơ chế trứng bằng các phương pháp: bảo quản lạnh từ t = 10C, độ ẩm là 90% trong 6 tháng, bảo quản trứng trong khí quyển đặc có 2,5% CO2 hay khí trơ khác như N2, nhúng trứng vào dầu khoáng, parafin nóng chảy để bịt các lỗ thông hơi trên vỏ, chần trứng (để làm đông tụ nhanh 1 lớp mỏng protein dưới màng trong), bao gói kín, chế biến trứng muối (dung dịch NaCl, Ca(OH)2). 1.3. Các Protein của lòng đỏ trứng: Các hạt có mặt lơ lửng trong lòng đỏ là do ba kiểu protein liên kết với nhau thành một phức, trong đó lipovitelin và phosvitin là hai hợp phần cơ sở. Các lipoprotein nhẹ sẽ đính vào phức qua phosvitin làm cầu nối trung gian. Các lipovitelin là lipoprotein nặng có thể tách ra thành α- và β- lipovitelin. Khi pH < 7 chúng tồn tại dưới dạng đime. Phần lipit của protein này (chiếm 20% trọng lượng) là do 60% phospholipit và 40% lipit trung tính tạo nên. Phosvitin là một phosphoprotein rất giàu serin (chiếm 21% tổng lượng acid amin). Phosvitin có khả năng cố định các ion sắt. Các phức tạo ra tan trong nước và là nguồn dự trữ sắt. Dịch tương chứa hai kiểu protein: livetin và lipoprotein nhẹ. Livetin là protein hình cầu. Có ba loại livetin: α, β, γ với khối phân tử khác nhau. Các lipoprotein nhẹ có thể tách ra thành hai phần L1 có khối lượng phân tử lớn 10 triệu và L2 có khối lượng phân tử 3 triệu. Phần lipit của phân tử này chiếm tới 86%. Khi lòng đỏ trứng đã đông và được bảo quản ở -60C thì độ nhớt của sản phẩm sau khi tan giá thường được tăng lên rất nhiều so với trước. Sự biến đổi thuận nghịch này có được là do sự tập hợp các lipoprotein nhẹ. Khả năng tạo gel sẽ càng mạnh khi bảo quản ở -500C. Nếu thêm các chất làm hạ điểm đóng băng thì càng có hiệu quả (chẳng hạn sacaroza hoặc muối nồng độ 8- 10%, glyxerin 5%) Khi nấu trứng (hoặc các xử lý nhiệt độ khác) thì lòng đỏ đặc lại và trở lên khô, đồng thời từ một số protein của lòng trắng giải phóng ra H2S. Nếu nấu kéo dài hoặc nếu trứng không được làm lánhau khi nấu thì H2S sẽ phản ứng với sắt có mặt trong lòng đỏ trứng để tào ra sắt sunfua kết tủa màu đen. Người ta có thể thực hiện phản ứng này để thu được trứng hoàn toàn đen và có chất lượng. Trứng nguyên, lòng đỏ hoặc lòng trắng trứng có thể thêm đường hoặc thêm muối để bảo quản. Lòng trắng trứng đã cô đặc có đường thường chứa 40% (theo trọng lượng) sacaroza, 1% natri clorua và 40% nước có thể bảo quản ở nhiệt độ thường trong nhiều tháng. Lòng đỏ mặn có đường, chứa 10% natri clorua và 10% sacaroza có hoạt độ nước là 0.85. Các protein của trứng giàu các acid amin cần thiết. Đáng chú ý là thành phần acid amin của trứng rất ổn định, gần như không phụ thuộc vào giống, thức ăn và phương pháp nuôi động vật. 2.TÍNH CHẤT VÀ CHỨC NĂNG: - Albumin (Latin: albus, trắng): còn được gọi là "phôi nhu" khi liên quan đến lòng trắng trứng, tan trong nước, bị kết tủa ở nồng độ muối (NH4)2SO4 khá cao (70-100% độ bão hòa). Tinh thể albumin lòng trắng trứng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Các chất có chứa albumin, chẳng hạn như lòng trắng trứng , được gọi là albuminoids. Khối lượng phân tử của các protein thuộc nhóm này rất khác nhau, từ 12 000 – 60 000 dalton, hoặc có thể đến 170 000 dalton. Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp axit amin cho phôi phát triển, là nguồn dự trữ chất dinh dưỡng thuộc loại protein dự trữ. - Ovoalbumine: Ovalbumin chính là protein được tìm thấy trong lòng trắng trứng, chiếm 58.4% của tổng số protein.The function of ovalbumin is unknown, although it is presumed to be a storage protein . [ 3 ]Chức năng của ovalbumin là không rõ, mặc dù nó được cho là được một protein lưu trữ. Các protein ovalbumin của trứng gà được tạo ra từ 385 acid amin, khối lượng phân tử của nó khoảng 45 KDa. Các protein của lòng trắng trứng được coi là tác nhân tạo gắn kết tốt nhất. Ovoalbumine (pI = 4.6) bị biến tính ở 72–84 0C, khi nồng độ protein trên 5% có thể tạo gel trong một khoảng pH rộng (từ 3- 11). - Ovomucoide: Ovomucoid (OM) là chất gây dị ứng chi phối từ lòng trắng trứng gà. Nó bao gồm 186 axit amin tạo thành, là một chất ức chế enzyme protease hiện diện trong lòng trắng trứng. - Lipoprotein: đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển lipid trong cơ thể. Nhóm ngoại là lipid. Lipid không tan trong nước, nhưng sau khi kết hợp với protein, phần kỵ nước lipid cuộn vào trong, phần apoprotein tạo thành lớp vỏ bọc xung quanh, do đó nó có thể được vận chuyển trong môi trường nước. - Phosphoprotein: Nhóm ngoại là acid phosphoride, kết hợp với apoprotein qua -OH của Ser hoặc Thr của protein. Phosphoprotein phổ biến trong cơ thể sinh vật, tham gia điều hòa nhiều quá trình quan trọng. Thuộc nhóm này có enzyme vitelin của lòng đỏ trứng. 3.NHỮNG BIẾN ĐỔI TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN: 3.1. Tác động cơ học: Dưới tác động của lực cơ học, PH=8-9 hoặc PH đẳng điện của nó (PH=4-4.5) lòng trắng trứng có khả năng tạo bọt tốt nên được ứng dụng trong công nghệ sản xuất các loại bánh có cấu trúc nở xốp, kem…Nhưng nếu cường độ và thời gian khuấy quá lớn thì gây ra hiện tượng tập hợp và đông tụ protein từng phần ở bề mặt liên pha không khí/nước. Các phần protein không được hòa tan này sẽ không được hấp thụ trực tiếp vào bề mặt liên pha. Do đó độ nhớt của vách lỏng không đủ để tạo cho bọt một độ bền tốt. Ba nhân tố quan trọng nhất có tác dụng làm bền bọt là: Có sức căng bề mặt liên pha yếu Có độ nhớt của pha lỏng cao Có màng mỏng protein được hấp thụ bền và đàn hồi Các muối cũng có thể ảnh hưởng đến độ hòa tan, độ nhớt, độ giãn mạch và khả năng tập hợp của protein. Do đó mà làm thay đổi tính chất tạo bọt, NaCl thường làm tăng độ giãn nở và làm giảm độ bền của bọt, có lẽ là do nó làm giảm độ nhớt của dung dịch protein. Các ion Ca2+ cũng làm tăng độ bền của chúng và khả năng tạo ra các cầu nối giữa các nhóm cacboxyl của protein. Saccaroza và các đường khác thường làm giảm sự giãn nở của bọt nhưng lại làm bọt có độ bền tốt hơn vì chúng có khả năng làm tăng độ nhớt chung của bọt (khi làm các thực phẩm có bọt người ta thường thêm đường vào ở giai đoạn cuối khi sự giãn nở của bọt đã xảy ra xong). Các glucoprotein của lòng trắng trứng như ovomucoit, avalbumin có tác dụng làm bền bọt vì chúng có khả năng hấp thụ và giữ nước trong các vách. 3.2. Tác động của nhiệt độ: Nhiệt độ có thể làm biến đổi cấu trúc protein, thủy phân liên kết peptit, thay đổi các acid amin mạch bên và làm ngưng tụ protein với những phân tử chất khác. Các biến đổi này phụ thuộc vào cường độ và thời gian xử lý nhiệt, hoạt độ nước, pH của môi trường, hàm lượng muối, bản chất và nồng độ của các chất khác. Phản ứng biến tính protein là phản ứng thường xảy ra trước nhất ngay khi nhiệt độ còn thấp. Khi gia nhiệt protein ở nhiệt độ vừa phải sẽ làm biến tính và làm giảm độ hòa tan. Sở dĩ độ hòa tan giảm là do xuất hiện trên bề mặt các nhóm kỵ nước, do các phân tử bị giãn mạch được tập hợp lại. Ngoài ra ovalbumin sẽ dễ dàng tiêu hóa hơn sau khi gia nhiệt. B.HỆ THỐNG PROTEIN SỮA, TÍNH CHẤT VÀ CHỨC NĂNG CỦA CHÚNG, NHỮNG BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN. 1. HỆ THỐNG PROTEIN SỮA: Trong dung dịch có chứa hai kiểu protein khác nhau: Protein hòa tan: gồm albumin, imunoglobulin, lisozim, lactoferin, lactoperoxydaza… Protein ở trạng thái keo không bền: gồm một phức hệ mixen hữu cơ của các caseinat và caxiphosphat. 1.1Tính chất của casein Casein là một phohosphoprotein. Trong thành phần của nó có chứa gốc acid phosphoric. Casein có nhiều nhóm chức tự do khác nhau như: -COOH, -NH2, -OH, -NH-CO-, -NH-C=NH2-NH2…chính nhờ các nhóm này mà casein có khả năng tham gia các phản ứng hóa học. trong số nhóm trên, nhóm cacboxyl –COOH và nhóm amin –NH2 có ý nghĩa nhất vì một phần các nhóm này tự do và quyết định tính chất của casein. Cũng vì có các nhóm này mà trong dung dịch, casein tạo thành các ion lưỡng tính, nghĩa là nó tham gia phản ứng vừa như một bazơ, đồng thời vừa như một acid. Casein được coi như một chất điện ly lưỡng tính đa hóa trị, do đó có khả năng tạo ra hàng loạt các hợp chất với các acid, bazơ, kim loại, aldehyt… Casein dễ dàng tham gia phản ứng với kim loại kiềm, kiềm thổ như: K, Na, Mg để tạo thành các caseinat. Caseinat hòa tan trong nước. Càng có nhiều nguyên tử kim loại liên kết với casein thì độ hòa tan của casein càng lớn. Trong sữa casein ở dạng canxi caseinat và nó lại kết hợp với canxi phosphat tạo thành phức hợp canxi phosphat caseinat (các mixen). Tất cả các casein đều được phosphoryl hóa nhưng ở mức độ khác nhau, trong đó casein K có tỷ lượng phospho thấp nhất. Casein càng chứa nhiều nhóm phosphat thì càng không bền khi có mặt Ca. Casein K là protein duy nhất có chứa các gluxit: galactoza, naxetylgalactosamin Gal NAC và acid naxetylneursmic Neu NAC (acid sialic). Ba glucid này chủ yếu dưới dạng trisacarit và tetrasacarit Casein K có tính chất khác với casein khác: Dung dịch các casein ở pH=7 và nhiệt độ t0=200C ở trạng thái mixen bền, khi thêm CaCl2 0.4M thì chỉ casein αS và casein β kết tủa còn casein K vẫn ở trạng thái hòa tan. Trong các casein chỉ có casein K là có chứa gluxit (khoảng 5%). Điều đó chứng tỏ là casasein K là khá háo nước. Casein K có chứa hai gốc Cys/mol điều đó chứng tỏ không có cầu disulfua. Casein K có khả năng ổn định các casein khác bằng cách ngăn cản sự kết tủa của các casein này bởi các ion canxi, nhờ tạo ra trong sữa một phức hệ mixen dưới dạng keo bền vững. Khi casein K bị thủy phân bởi chimosin ở liên kết peptit giữa Phe105 và Met106 thì sẽ khử bền các mixen của sữa và do đó sữa bị đông tụ . Trong casein K, sự có mặt giới hạn các nhóm phosphat ( chỉ một gốc ở Ser149 so với casein αS và casein β rât giàu P) không cho phép nó tạo muối canxi không hòa tan. 1.2.Phức hệ mixen của casein và canxi phosphat 1.2.1 Thành phần chung của mixen Trong sữa các casein có mặt dưới dạng các hạt hình cầu- đó là các mixen- có đường kính từ 20- 300nm. Các mixen là một tập hợp các dưới đơn vị (các siêu mixen) có đường kính từ 15 đến 20nm. Phần hữu cơ Casein αS1 33 Casein β 33 Casein αS2 11 Casein K 11 Các loại khác 4 Casein tổng số 92 Phần vô cơ Phosphat (ion) 4.3 Ca 2.9 Xitrat (ion) 0.4 Mg 0.1 Na 0.1 K 0.3 8 1.2.2.Thành phần muối của mixen: Canxiphosphat dưới dạng apatit ở dạng keo. Canxi cũng có mặt dưới dạng xitrat và có thể được liên kết một phần với casein thông qua nhóm phosphat. Magie cũng có thể tạo ra những muối tương tự muối của canxi. Tricanxiphosphat Ca(PO4)2 dưới dạng vô định hình. Sự chuyển hóa của dạng này thành hydroxyapatit tinh thể thường bị ức chế bởi các protein và nhất là bởi các ion Mg. Hydroxyapatit Ca5(OH)(PO4)3 thường kết tinh dưới dạng tinh thể hình lăng trụ dài và mảnh. Trong mô xương hydroxyapatit cũng có thể ở dạng tinh thể hoặc vô định hình. 1.2.3. Thành phần hữu cơ của mixen Các casein liên kết với nhau để tạo thành phức khi có mặt canxi và sẽ kết tủa xuống nếu không có casein K. Các siêu mixen tồn tại nhờ có mặt casein K (vốn có khả năng làm bền các casein khác khi có mặt canxi). Các siêu mixen có kích thước nhỏ hơn nhiều polyme của casein β ( có M gần bằng 700.000) 1.2.4.Sự tổ chức của mixen Mixen được tổ chức như sau: Các siêu mixen được hợp thành từ các casein αS1, αS2, β và K có đường kính khoảng 20nm và được xếp như thế nào để các đầu kỵ nước được gấp vào phía trong, còn các nhóm háo nước của các casein và casein K thì phủ ở bề mặt ngoài. Nhiều siêu mixen sẽ tập hợp lại thành một mixen nhờ canxi phosphat dạng keo rất mịn liên kết với các casein αS1, αS2, β với nhau thông qua các nhóm phosphat của chúng. Các casein nghèo casein K sẽ nằm ở phía trong mixen và mixen sẽ ngừng lớn khi toàn bộ mặt ngoài được bao phủ bằng casein K. Như vậy casein K chủ yếu nằm ở mặt ngoài mixen, caseinoglucopetit đầu tận cùng C rất háo nước nên dễ tạo thành những sợi giống bộ rễ tự do và rất mềm dẻo ( từ acid amin 86 đến acid amin 169) dày khoảng 7nm nổi ở trong dịch sữa. Vai trò bảo vệ của casein K là rất rõ ràng. Nhờ hàm lượng P bé và giàu gluxit của casein K làm cho nó rất háo nước và đảm bảo một độ bền cho mixen. Mixen càng chứa nhiều casein K thì kích thước càng bé và càng bền. Dưới tác dụng của chymosin trên casein K thì vỏ bao háo nước bị phá hủy và tức thì các ion canxi sẽ tiếp cận dễ dàng với các casein αS, β và paracasein K và sẽ dính kết chúng lại với nhau. 1.2.5.Đặc trưng của siêu mixen và mixen casein Đặc trưng của siêu mixen casein được ghi dưới bảng sau đây: Siêu mixen Thành phần Các liên kết Các phức của casein αS với casein β hoặc với casein K và các polyme của casein αS và casein β. 3.105 dalton (tương đương 10- 12 phân tử ) đường kính:10nm Tương tác kỵ nước và tương tác tĩnh điện. Mixen Các giá trị Đường kính 130-160 nm Tỷ khối 4,4cm3.g-1 Diện tích 8.10-10cm2 Khối lượng phân tử (đã tách nước) 5.108 Da Thể tích 2.1.10-15cm-3 Số lượng các protein >104 Khối lượng riêng ( có cả nước) 1,0632 g.cm-3 Các hạt trong một ml sữa 1014-1016 Khối lượng 2,2.10-15g Tổng diện tích của các hạt 5.104cm2/ml sữa Lượng nước hydrat hóa 3,7gH2O/g protein Khoảng cách tự do trung bình 240nm Chú thích : A: dưới-micelle; B : chuỗi bề mặt; C: Phosphat canxi; D: κ -casein; E: nhóm phosphat 2. TÍNH CHẤT, CHỨC NĂNG CỦA SỮA: 2.1. Khả năng đông tụ của casein Sữa tươi luôn có độ pH xấp xỉ 6,6-6,7 và các mixen casein mang điện tích âm. Vì tất cả các mixen đều có điện tích âm nên chúng đẩy nhau và điều đó khiến các mixen casein tồn tại dưới dạng keo. Các phân tử nước cũng liên kết với các điện tích của casein góp phần duy trì các mixen trong dung dịch. Khi giảm độ pH (do kết quả của quá trình lên men tạo acid lactic hoặc acid do con người chủ động bỏ vào), các ion H+ của acid sẽ liên kết với mixen casein mang điện tích âm và làm giảm điện tích của mixen casein. Khi tới giới hạn, các mixen casein sẽ đông tụ ( tạo thành gel). Theo lý thuyết điểm đẳng điện pI của casein là 5,1-5,3. Trong dung dịch muối như điều kiện của sữa, casein đông tụ tốt nhất ở pH 4,5 đến 4,7. Khi cho dư acid (hoặc quá trình lên men quá dài, sữa có độ chua cao) và casein đã đông tụ, casasein sẽ bị tái hòa tan, tạo thành muối và acid. Bên cạnh khả năng bị đông tụ bởi acid như đã trình bày ở trên casein còn bị đông tụ bởi renin (là một proteaza được chiết xuất từ dạ dày bê). Quá trình đông tụ casein của sữa dưới tác dụng của renin thực chất là quá trình thủy phân hạn chế casein K, vỏ háo nước bị phá hủy do các ion canxi dễ dàng tiếp cận với casein α,β và paracasein K và làm cho chúng tạo gel. Renin thủy phân liên kết peptit giữa Phe-Met (ở vị trí 106-169) hòa tan và paracasein K (1-105) không hòa tan. Phản ứng này không phụ thuộc vào ion Ca2+. Sự đông tụ tạo ra do loại bỏ một phần caseinoglucopeptit, làm giảm sự tích điện bề mặt của mixen tức là giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các mixen . Bề mặt của các mixen trở nên ưa béo và do đó mà các mixen liên hợp một cách dễ dàng. Có thể nói tác động của renin đối với casein bao gồm ba bước: bước 1 cắt liên kết Phe 105 và Met 106 trong phân tử casein K; bước 2: tạo thành tập hợp (đông tụ); bước 3: tác dụng của renin với các cấu tử casein xảy ra trong quá trình chín phomai. Tốc độ của ba bước này phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và pH. Riêng đối với bước thứ hai thì còn chịu ảnh hưởng của canxi, các tính chất của mixen casein có hoặc không có liên kết với serum protein biến tính. Các tương tác ion cũng xảy ra giữa phần tích điện dương của paracasein K và phần tích điện âm của casein α và β. Các cầu canxi phosphat cũng được thiết lập. Sau khi kết tủa casein bằng axit , trong phần nước còn lại (whey ) chứa α- lactalabumiin, β-lactoglobulin và một lượng nhỏ protein albumin. Khi sữa bị gia nhiệt , các protein lactoserum bị biến tính và liên kết với casein bằng ransin và giảm khả năng liên kết với ion canxi. Protein lactoserum, đặc biệt là -lactalbumin có giá trị dinh dưỡng rất cao. Thành phần axit amin của chúng rất giống với thành phần axit amin lý tưởng. α-Lactalbumin: Có thành phần axit amin tương tự casein. Điểm đẳng điện ở PH=5,1. Không bị đông tụ bởi men sữa. β-Lactoglubulin: Có điểm đẳng điện ở PH=5,3. Khi đun nóng sữa trên 600C, hàng loạt các phản ứng xảy ra. Cầu disunfua bắt đầu tạo thành giữa các phân tử β-lactoglobulin và phân tử casein K, giữa phân tử β-lactoglobulin và α-lactalbumin. Ở nhiệt độ cao, các hợp chất chứa lưu huỳnh như H2S lần lượt được giải phóng , tạo thành mùi nấu cho sữa. β-Lactoglobulin có hai cầu disunfua và các nhóm -SH tự do, chúng có thể liên hợp tạo thành các dime, octame. Khi bị đun đến 800C β-Lactoglobulin đông tụ một cách dễ dàng . Sự đông tụ này xảy ra theo hai giai đoạn . Giai đoạn 1 ở 65-700C kèm theo sự thay đổi cấu hình phân cuả protein liên quan đến sự giãn ra của các polypeptide của globulin. Giai đoạn 2 là giai đoạn đông tụ, tạo thành gel. Khi đó xảy ra sự liên hợp tạo thành các liên kết S-S do các nhóm tiol tự do trong cùng một phân tử hoặc giữa các phân tử. Renin không đông tụ β-lactoglobulin ở điều kiện thường nhưng β-lactoglobulin bị biến tính do xử lý nhiệt độ cao nên sau đó, khi lên men β-lactoglobulin sẽ chuyển vào quện sữa. Imunoglobulin(các globulin miễn dịch): Có thể kết tủa các globulin miễn dịch bằng magie sunfat, amonsunfat. Trong sữa bình thường hàm lượng globulin miễn dịch rất thấp. Ngược lại, trong sữa đầu chúng chiếm đến 90% tổng số protein lactoserum. Khi tác dụng lên sữa nhiệt độ từ 70% trở lên, casein có khả năng hydrat hóa cao và đạt mức cực đại ở 90-950C, ở nhiệt độ cao hơn nữa, khả năng hydrat hóa của casein lại giảm. Việc xử lý nhiệt làm giảm khả năng đông tụ bằng renin của casein. Sữa đun ở 1200C trong 15 phút hoàn toàn mất khả năng đông tụ bằng renin. Khi độ acid của sữa cao thì casein lại đông tụ ở nhiệt độ thấp. Albumin và glubulin kém bền đối với nhiệt hơn. Ngay ở 600C albumin đã bắt đầu bị biến tính và khi nhiệt độ càng tăng thì biến tính lại càng mạnh, ở 80-950C albumin bị biến tính hoàn toàn, globulin 750C. Xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao hơn 850C khiến cho sữa có mùi thơm đặc trưng (mùi hạnh nhân) do sự biến đổi các acidamin kèm theo sự tạo thành các nhóm sunlfuahydrin (-SH) của các protein. 2.2. Khả năng tạo độ nhớt: Độ nhớt phụ thuộc vào thành phần hóa học của sữa, trước hết là các protein còn các muối lactoseza không ảnh hưởng tới độ nhớt. Hàm lượng chất béo càng cao thì độ nhớt càng cao. Độ nhớt phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Khi nâng nhiệt độ đến 600C độ nhớt giảm rõ rệt, ở nhiệt độ cao hơn độ nhớt lại tăng. Độ nhớt giảm khi đun đến 600C là do tăng tốc độ chuyển động của các phân tử (tính chất chung của phần lớn các dung dịch) còn khi đun trên 600C (thanh trùng hay tiệt trùng) độ nhớt lại tăng là do sự thay đổi hóa lý của các protein khiến cho các phân tử của chúng lớn lên. Khi cô đặc trong thiết bị cô đặc chân không, độ nhớt tăng 2-3 lần. Đặc biệt sữa đặc cô đặc có đường có độ nhớt tới 30-40 poa. Sau khi bảo quản 2-6 tháng ở 25-280C, giá trị này tăng lên tới 100-457 poa. Khi cô đặc, độ nhớt tăng là do nồng độ chất khô, do tính chất hóa lý của protein thay đổi và đối với sữa cô đặc có đường còn do đưa một lượng lớn đường vào. 2.3. Khả năng tạo nhũ tương: Chủ yếu là chất béo ở dạng chất cầu mỡ. Kích thước và số lượng cầu mỡ không ổn định và phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà chủ yếu là khẩu phần thức ăn, giống, điều kiện sống, thời kỳ có thai. Kích thước các cầu mỡ có ý nghĩa rất quan trọng, nó xác định sự biến đổi chất béo vào sản phẩm trong hàng loạt các quá trình công nghệ (ly tâm, đồng hóa, quá trình sản xuất phomat, bơ). Số lượng trung bình trong 1ml sữa có khoảng 3000-4000 triệu cầu mỡ có đường kính trung bình 3µm (giới hạn dao động 0.3-10µm). Nhũ tương chất béo của sữa khá bền vững. Đun sữa đến nhiệt độ cao, làm lạnh tơi nhiệt độ thấp, tác động cơ học của bơm, cánh khuấy…vẫn không làm vỡ được màng bao cầu mỡ. Vỏ này chỉ có thể bị phá hủy khi có tác động cơ học đặc biệt (khi sản xuất bơ) hoặc do ảnh hưởng của hóa chất (acid h