Công nghệ sau thu hoặch sửa bò

kể. Khi tăng nhiệt độ, các micelle bị co lại, trong quá trình bị biến tính nhiệt, whey protein có thể kết hợp với bề mặt của micelle thông qua sự hình thành liên kết –S-S-. Những biến đổi này đều là những biến đổi không thuận nghịch. Khi giảm giá trị pH của sữa, “phosphate dạng keo” sẽ chuyển sang dạng “phosphate hòa tan”, để tách hoàn toàn phosphate ra khỏi micelle cần giảm giá trị pH của sữa về 5.25. Tương tự hàm lượng Ca trong micelle cũng giảm khi giảm pH của sữa, tuy nhiên để tách hoàn toàn Ca ra khỏi micelle, giá trị pH của sữa phải thấp hơn điểm đẳng điện của casein. Calci phosphate giữ một vai trò quan trọng trong việc liên kết các tiểu micelle lại với nhau để hình thành nên cấu trúc micelle. Sự thoát ra của Ca và phosphate ở pH thấp sữ làm cho micelle “trương nở”, đồng thời một số phân tử casein từ trạng thái keo cũng sẽ chuyển sang dạng hòa tan. Khi đó, tương tác giữa những nhóm chức tích điện âm và dương sẽ giữ vai trò quan trọng trong việc định hình cấu trúc micelle. Ở giá trị pH 4.6, casein sẽ đông tụ. Ở giá trị pH tự nhiên của sữa, micelle tích điện âm. Lực đẩy tĩnh điện giữa cá micelle giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa sự đông tụ casein. Hệ nhũ tương Sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước. Mặc dù các hạt béo trong sữa đã được bao bọc vởi lớp màng với thành phần chủ yếu là membrane protein, chúng luôn có xu hướng kết hợp lại với nhau và dẫn tới hiện tượng sữa bị tách pha. Quá trình tách pha ở sữa bao gồm những giai đoạn sau: Khi sữa được bảo quản lạnh, các phân tử cryoglobulin sẽ kết tủa lên bề mặt của các hạt có trong sữa, trong đó có các hạt béo. Phức hợp cryoglobulin (thành phần chính là immunoglobulin M) và lipoprotein còn có tên gọi khác là agglutinin. Các hạt béo có cryoglobulin trên bề mặt sẽ kết hợp lại với nhau để tạo thành những hạt béo có kích thước lớn hơn. Hạt béo có kích thước lớn bắt đầu nổi lên bề mặt của hệ nhũ tương. Các hạt béo có kích thước lớn sẽ tiếp tục kết hợp với những hạt béo có kích thước nhỏ hơn, chúng sẽ nổi lên bề mặt hệ nhũ tương với tốc độ nhanh hơn. Cuối cùng, sữa bị tách pha với lớp chất béo trên bề mặt. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách pha của sữa: Nhiệt độ: khi nhiệt độ càng thấp thì quá trình tách pha trong sữa càng dễ dàng xảy ra. Ở 37 0C sự tách pha trong sữa ít xảy ra. Nồng độ agglutinin trong sữa: nồng độ agglutinin càng cao thì sự tách pha xảy ra càng nhanh. Thông thường, sữa non có hàm lượng agglutinin cao, càng về cuối chu kỳ tiết sữa thì hàm lượng agglutinin trong sữa càng thấp. Kích thước hạt béo: tốc độ lắng tỉ lệ nghịch với kích thước của hạt béo. Ngoài ra, nếu các hạt béo càng nhỏ thì diện tích bề mặt của chúng sẽ lớn. Khi đó, chúng phải cần một lượng agglutinin nhiều hơn để kết hợp với nhau làm cho hiện tượng tách pha xảy ra. Hàm lượng béo trong sữa: khi làm tăng hàm lượng béo trong sữa thì sự tách pha xảy ra nhanh hơn. Sự khuấy trộn: trong quá trình bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp, sự khuấy trộn sẽ làm cho agglutinin kết hợp lại với nhau, do đó sự tách pha của chất béo sẽ xảy ra chậm hơn. Sự xử lý nhiệt: agglutinin có thể biến tính bất thuận nghịch khi nhiệt độ tăng cao. Nếu sữa được xử lý ở 73 0C hoặc cao hơn thì sự tách pha sẽ chậm hẳn. Sự đồng hóa: phương pháp đồng hóa sữa bằng áp lực cao có thể làm mất đi chứa năng thúc đẩy hiện tượng tách pha trong sữa của agglutinin. Hệ vi sinh vật trong sữa bò Nguồn gốc của hệ vi sinh vật trong sữa Trong cơ thể động vật, sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa các vi sinh vật. Tuy nhiên, khi kiểm tra sữa vừa mới vắt đựng trong các bình chứa (sử dụng phương pháp vắt sữa thủ công hoặc cơ giới hóa), ta thường phát hiện có rất nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau. Nguồn gốc của các vi sinh vật trên xuất phát từ: Bầu vú của động vật cho sữa; thiết bị vắt sữa; thiết bị chứa; môi trường chuồng trại nơi diễn ra quá trình vắt sữa…. Bầu vú động vật cho sữa Trên cơ thể động vật, đặc biệt là khu vực bầu vú và những khu vực lân cận có rất nhiều loài vi sinh vật khác nnau. Chúng tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử. Trong quá trình vắt sữa, một số vi sinh vật từ các khu vực trên “bị rơi” vào bình sữa làm cho sữa bị nhiễm vi sinh vật. Như vậy, trước khi vắt sữa, ta cần vệ sinh bầu vú và các khu vực lân cận trên cơ thể động vật cho sữa để hạn chế số lượng vi sinh vật bị nhiễm vào sữa. Một số vi sinh vật tại khu vực bầu vú có thể chui vào các tuyến trong của núm vú. Tuy nhiên, khi bò có tình trạng sức khỏe tốt thì số lượng vi sinh vật cư ngụ tại các tuyến trong của núm vú không nhiều và thông thường chúng thuộc nhóm vi sinh vật “vô hại”, không sinh độc tố. Mỗi lần vắt sữa, người ta thường tháo bỏ những dòng sữa đầu. Khi đó, các vi sinh vật cư ngụ tại tuyến trong của núm vú dễ dàng bị cuốn trôi theo. Như vậy, ta sẽ hạn chế được sự nhiễm khuẩn khi thu hoạch sữa tươi. Trong trường hợp động vật bị bệnh viêm vú, số lượng vi sinh vật, đặc biệt là các vi khuẩn cư ngụ trong núm vú sẽ tăng lên rất nhiều. Khi đó, sữa tươi dễ bị nhiễm nhiều vi sinh vật và có chất lượng kém. Con vật cần phải điều trị, nếu không sẽ gây ra những tổn thất kinh tế đáng kể cho việc khai thác và chế biến sữa. Người và thiết vị vắt sữa Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng phương pháp thủ công, để hạn chế nhiễm vi sinh vật vào sữa, người vắt sữa phải có sức khỏe tốt và không mắc bệnh truyền nhiễm. Ngoài ra, tình trạng vệ sinh cơ thể và các thao tác kỹ thuật của người vắt sữa cũng sẽ ảnh hưởng đến số lượng vi sinh vật có trong sữa. Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng máy, cần chú ý vệ sinh cẩn thẩn và vô trùng hệ thống dẫn sữa từ bầu vú con vật đến dụng cụ chứa. Đây là nguồn dễ gây nhiễm vi sinh vật cho sữa. Thiết bị chứa sữa Các thiết bị hoặc dụng cụ chứa cần phải được vệ sinh sạch sẽ và vô trùng (nếu có thể) trước khi đựng sữa tươi. Đối với các hộ chăn nuôi bò sữa quy mô nhỏ, ý thức và phương pháp vệ sinh dụng cụ đựng sữa chưa được quan tâm đúng mức nên đây là nguồn nhiễm vi sinh vật phổ biến cho sữa. Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa Vi sinh vật có mặt khắp nơi trong thế giới ta đang sống. Chúng tồn tại trong đất và cát, trên thực vật, trong cơ thể động vật, trong không khí…. Do đó, môi trường chuồng trại nơi vắt sữa bò cũng là một nguồn có thể gây nhiễm vi sinh vật cho sữa. Điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam rất thuận lợi cho các vi sinh vật ưa ẩm (mesophile) tồn tại và phát triển. Để hạn chế việc nhiễm vi sinh vật từ môi trường chuồng trại vào sữa, ta cần vệ sinh và tấy trùng chuồng trại thường xuyên. Hệ vi sinh vật trong sữa Hệ vi sinh vật và số lượng của chúng trong sữa tươi luôn luôn thay đổi và phụ thuộc vào mức độ nhiễm vi sinh vật trong quá trình vắt sữa. Các vi sinh vật có thể được chia thành ha nhóm chính: prokaryote và eukaryote. Dưới đây là những vi sinh vật thường tìm thấy trong sữa tươi. Prokaryote Nhóm vi sinh vật prokaryote có nhân chưa hoàn chỉnh. Vùng nhân chỉ là mạch AND nằm trong tế bào chất, lưu giữ các thông tin di truyền cho tế bào. Đại diện quan trọng cho nhóm prokaryote là vi khuẩn (bacteria). Số lượng vi khuẩn trong sữa bò tươi sau khi vắt có thể dao động từ vài nghìn đến vài triệu khuẩn lạc (colony forming units CFU) trong 1ml sữa. Sữa được đánh giá là có chất lượng vệ sinh khá tốt khi tổng số vi khuẩn trong 1ml sữa không lớn hơn 100000 khuẩn lạc. Các nhà khoa học phân loại vi khuẩn nhiễm vào sữa tươi thành hai nhóm: vi khuẩn không sinh độc tố và vi khuẩn sinh độc tố. Vi khuẩn không sinh độc tố Các vi khuẩn thường gặp trong sữa là vi khuẩn lactic, một số vi khuẩn thuộc nhóm Coliform, vi khuẩn sinh acid butyric, vi khuẩn sinh acid propionic và các vi khuẩn gây thối. Vi khuẩn lactic: rất phổ biến trong tự nhiên. Chúng thường được tìm thấy trên các loại rau, trái cây và trong hệ thông đường ruột của động vật. Vi khuẩn lactic có dạng hình cầu hoặc hình gậy, đứng riêng lẻ hoặc tạo chuỗi, Gram (+). Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu dao động trong khoảng 25÷47oC. Để tồn tại trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp những năng lượng ATP từ cơ chất lactose. Acid lactic là một trong những sản phẩm được sinh ra từ quá trình tổng hợp năng lượng trên. Dựa vào nhóm sản phẩm được tổng hợp từ quá trình trao đổi năng lượng, người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm: Vi khuẩn lactic đồng hình: acid lactic là sản phẩm chính và hàm lượng của nó chiếm tỷ lệ vượt trội hơn nhiều so với các sản phẩm phụ khác. Vi khuẩn lactic dị hình: các sản phẩm được tạo thành ừ quá trình chuyển hóa đường gồm có acid lactic, acid acetic, ethanol, khí CO2…. Hàm lượng lactic acid thu được không cao hơn nhiều so với hàm lượng các sản phẩm còn lại. Trong công nghiệp lên men các sản phẩm từ sữa như yoghurt, kefir, phô mai và một số loại bơ, người ta sử dụng các loài vi khuẩn lactic để thực hiện một số chuyển hóa cần thiết. Giống vi khuẩn lactic trong sản xuất công nghiệp là những canh trường vi sinh vật thuần khiết được nhân lên qua nhiều cấp từ một tế bào vi khuẩn ban đầu đã qua tuyển chọn. Còn các vi khuẩn lactic có mặt trong sữa tươi sau khi vắt được xem như là những vi 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 chúng. Kết quả của quá trình oxy hóa này là sẽ tạo ra các hydroperoxyde và làm cho sữa có mùi kim loại: Các phản ứng oxy hóa chất béo không bảo hòa càng được tăng cường khi có mặt muối sắt và đồng. Ngoài ra, khi để sữa tiếp xúc trực tiếp với ánh sang mặt trời, tốc độ phản ứng oxy hóa sẽ diễn ra nhanh hơn. Để khống chế quá trình oxy hóa chất béo, ta cần hạn chế hàm lượng oxy hòa tan trong sữa bang phương pháp bài khí trước khi bảo quản. Bên cạnh đó, trong quá trình bảo quản cần tránh cho sữa tiếp xúc với oxy và ánh sáng mặt trời. Ta cũng có thể sử dụng các chất chống oxy hóa như dodecyl gallate: Ngoài ra quá trình thanh trùng sữa ở nhiệt độ trên 800C cũng hạn chế được quá trình oxy hóa chất béo. Thủy phân protein (proteolysis) Quá trình thủy phân protein được xúc tác bởi hệ enzyme protease. Các sản phẩm thu được sẽ phụ thuộc vào mức độ thủy phân và có thể là các polypeptide với phân tử lương khác nhau, peptid hoăc acid amin. Một số peptid mạch ngắn làm cho sữa có vị đắng. Một trong số những enzyme protease quan trọng do tuyến vú tiết ra là protease kiềm. Cơ chất xúc tác của nó thường là các β-casein. Quá trình thủy phân làm tăng hàm lượng γ-casein có trong sữa. Tuy nhiên, chính các protease do vi sinh vật nhiễm vào sữa tiết ra (chủ yếu là nhóm các vi khuẩn cận ưa lạnh) mới gây nên sự biến đổi sâu sắc về thành phần protein lẫn mùi vị của sữa. Theo kết quả nghiên cứu trước đây, một số vi khuẩn như Pseudomonas fluorescens có thể sinh tổng hợp protease ở nhiệt độ rất thấp (30C). Các enzyme này có pH tối ưu là 7-8, nhiệt độ tối ưu trong khoảng 40-500C. Tuy nhiên, chúng vẫn hoạt động ở giá trị pH và nhiệt độ thấp. Khả năng bền nhiệt của các protease này còn cao hơn cả lipase. Ở 1500C cần đên 10s để vô hoạt được chúng. Chính vì thế, trong sữa tươi thanh trùng hoặc tiệt trùng UHT, đôi khi người ta vẫn phát hiện thấy hoạt tích protease. Mức độ thủy phân protein càng nhiều thì mùi vị của sữa càng bị biến đổi. Thực tế cho thấy khi hàm lượng vi sinh vật nhiễm trong sữa từ 10.000.000 tế bào/ml hoặc cao hơn, quá trình thủy phân protein sẽ được tăng cường. Đặt biệt nếu sử dụng sữa để sản xuất phomai, việc thủy phân protein làm giảm casein trong sữa nguyên liệu, từ đó làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm trong quá trình đông tụ và ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của nhà máy. Để tránh các hiện tượng trên, ta cần xử lý nhiệt để vô hoạt các enzyme và tiêu diệt hệ vi sinh vật nhiễm vào sữa. Phân hủy các acid amin Các phản ứng phân hủy acid amin thường gặp là desamin hóa (desamination), decarboxyl hóa (decarboxylation)… Sản phẩm thu được từ các phản ứng trên là cetoacid, acid không bảo hòa, khí NH3, CO2… Chúng làm thay đổi sâu sắc thành phần hóa học và mùi vị của sữa. Những yếu tố thúc đẩy phản ứng phân giải acid amin bao gồm sự tiếp xúc của sữa với ánh sáng mặt trời, sự có mặt của oxy trong sữa, bảo quản sữa ở nhiệt độ cao… Ta cần khống chế các yếu tố trên khi bảo quản nguyên liệu. Các biến đổi hoác học và hóa sinh khác liên quan đến sự trao đổi chất của hệ vi sinh vật trong sữa. Các vi sinh vật khác nhau có thể có những con đường trao đổi chất khác nhau nhưng đều nhằm phục vụ cho sự tồn tại và sinh trưởng của chúng trong môi trường sữa. Ta thử xét vài ví dụ: Đối với nhóm vi khuẩn lactic, để sinh tổng hợp ATP, một số loài có thể chuyển hóa đường lactose thành acid lactic theo chu trình đường phân. Nhiều sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ của quá trình này xuất hiện trong sữa như acetaldehyde, diacetyl, aceton, các acid hữu cơ… Đối với nhóm vi khuẩn propionic, trong quá trình tổng hợp năng lượng, chúng chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetid, khí CO2… và nhiều sản phẩm phụ khác. Các biến đổi vật lý và phương pháp hạn chế các biến đổi. Một số chỉ tiêu vật lý như tỷ trọng, độ khúc xạ ánh sáng, độ nhớt của sữa phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp các chỉ tiêu trên sẽ thay đổi chút khi ta so sánh với sữa vừa thu hoạch từ cơ thể bò mẹ. Nhìn chung, các biến đổi vật lý của sữa trong quá trình bảo quản là không đáng kể. Các biến đổi hóa lý Sự thay đổi cấu trúc micelle. Như ta đã biết, cấu trúc micelle của sữa chủ yếu do các casein cùng 2 nguyên tố vô cơ ( calci và phosphore) tạo nên. Theo Luquet (1985), khi ta giảm nhiệt độ sữa, hàm lượng β-casein trong micelle cũng sẽ bị giảm. Đó là do một số phân tử β-casein thoát ra khỏi casein và hòa tan hoàn toàn trong sữa. Những kết quả tương tự như trên cũng được tìm thấy đối với calci và phosphore. Ví dụ : tiến hành làm lạnh nhanh sữa từ 200C xuống 30C, ta tìm thấy hàm lượng calci trong micelle giảm từ 7-10% hàm lượng phosphore giảm từ 3-4% so với giá trị ban đầu trước khi làm lạnh. Như vậy, một số phân tử casein, ion calci, phosphate thoát ra khỏi micelle dưới tác dụng của nhiệt độ thấp sẽ làm giảm kích thước micelle trong sữa. Song song đó, mức độ hydrate hóa của các micelle sẽ tăng. Trạng thái keo của micelle sẽ trở nên bền hơn. Tuy nhiên, sự giảm kích thước micelle và sự giảm hàm lượng phosphate calci trong micelle sẽ gây những khó khăn nhất định trong quá trình sản xuất một số loại phô mai. Sự thay đổi hệ nhủ tương Các giọt dầu béo trong sữa có đường kính thông thường từ 2-10μm và được bao bọc bên ngoài bởi một màng (membrane) có các gốc ưa nước với mục đích ổn định hệ nhủ tương trong sữa. Theo Luquet (1985), trong thành phần cấu tạo màng có một số triglyceride ở trạng thái kết tinh ngay cả khi ta bảo quản sữa ở nhiệt độ bình thường. Cấu trúc và thành phần của màng bảo vệ này rất phức tạp mà ngày nay người ta vẫn chưa hiểu hết về nó. Các acid béo khác nhau sẽ có nhiệt độ đông đặt khác nhau. Khi ta giảm nhiệt độ sữa, sự kết tinh của các triglyceride sẽ được tăng cương. Nếu quá trình làm lạnh sữa được diễn ra nhanh chóng sẽ làm xuát hiện các tinh thể chất béo với cấu trúc nhỏ và chúng không làm tổn thương đến cấu trúc màng bảo vệ giọt béo. Ngược lại, nếu quá trình làm lạnh diễn ra chậm (từ 20 phút trở lên) sẽ xuất hiện các tinh thể lớn và chúng sẽ làm các membrane bị rách, nứt. Triglyceride cũng có thể thoát ra khỏi các hạt cầu béo và tập trung lại với nhau hoặc đóng vai trò chất kết dính các hạt béo tạo thành một lớp chát béo trên bề mặt sữa. Trường hợp này thường xảy ra nếu sữa tươi sau thu hoạch không được xử lý đồng hóa. Các tác động cơ học như sụ khuấy trộn với tốc độ quá cao có thể sẽ làm thay đổi cấu trúc màng bảo vệ các giọt béo trong sữa. Các va chạm cơ học sẽ làm cho một số phospholipid trong menbrane thoát ra khỏi giọt cầu béo, từ đó làm triglyceride dễ tách khỏi hạt cầu và dễ tiếp xúc với enzyme lipase hơn. Khi đó, thành phần và kích thước các giọt béo sẽ thay đổi. Nhìn chung sự khuấy trộn với tốc độ vừa phải có tác dụng nhủ hóa các chất béo tự do có trong sữa. Tuy nhiên, các màng bảo vệ giọt béo có thể bị thay đổi cấu trúc với mức độ khác nhau. Một số nghiên cứu cho rằng các phân tử protein tự do có thể hấp phụ lên màng trong quá trình khuấy trộn. Quá trình vắt sữa. Quá trình vắt sữa quyết định đến sản lượng thu hoạch được từ mỗi con bò cũng như các chỉ tiêu vi sinh của sữa. Hiện nay có hai phương pháp vắt sữa phổ biến: Phương pháp vắt sữa thủ công (vắt bằng tay): Phương pháp này đơn giản nhưng tốn nhiều thời gian, nhân công và khó kiểm soát để đảm bảo sự ổn định cho các chỉ tiêu vi sinh của sữa. Phương pháp vắt sữa thủ công thích hợp với các hộ gia đình nuôi bò sữa với quy mô nhỏ. Hình: Vắt sữa thủ công Phương pháp sử sụng máy vắt sữa: Được thực hiện ở các trang trại nuôi bò với quy mô lớn. Việc đầu tư thiết bị vắt sữa sẽ tốn kém nhưng mang lại nhiều ưu điểm, đặt biệt là dễ dàng kiểm soát và hạn chế được sự nhiễm vi sinh vật vào môi trường sữa. Đối với phương pháp vắt sữa thủ công, ta cần chú ý đến các vấn đề sau đây: Con vật phải trong tình trạng vệ sinh tốt. Để thực hiện điều này, ta cần nhẹ nhàng dùng nước ấm rửa sách bầu vú và các núm vú của bò; sau đó lau khô nhẹ nhàng bằng khan sạch trước khi vắt sữa. Nếu bò quá dơ ta có thể dùng vòi phun sạch phần than bò, đặc biệt là khu vực xung quanh bầu vú. Nơi vắt sữa phải được vệ sinh, tránh bụi. Người vắt sữa cũng phải trong tình trạng vệ sinh tốt, không bị bệnh truyền nhiễm. Trước khi vắt sữa, ta phải rữa tay cận thận, cắt móng tay, không đeo trang sức. Nếu có thể, người vắt sữa nên mặc đồ bảo hộ lao động, cột tóc gọn gang, đeo khẩu trang,.. Các dụng cụ đựng sữa và các dụng cụ liên quan đến quá trình vắt sữa phải được vệ sinh sạch sẽ, nếu có điều kiện nên vô trùng cẩn thận. Đây là nguyên nhân quan trọng gây nhiễm vi sinh vật vào sữa. Sau khi vắt sữa xong, cần rửa lại núm vú bò bằng nước sạch và lau khô. Ta cũng có thể sử dụng các dung dịch sát trùng để ưc chế ví sinh vật, hạn chế sự di chuyển của chúng vào trong tuyến trong của núm vú. Sữa sau khi vắt được lọc sơ bộ rồi cho vào các bình chứa thể tích từ 30-50l Đối với phương pháp vắt sữa bằng máy, ta có 2 loại thiết bị: Thiết bị vắt riêng cho từng con bò. Thiết bị vắt sữa đồng thời cho từng con bò trong cùng một lúc. Loại thiết bị này hiện nay được sử dụng phổ biến ở các trang trại nuôi bò sữa. Khi đó, mỗi con bò sẽ được lắp 4 ống vắt vào các vị trí tương ứng với bốn bầu vú. Phần sữa được vắt ra sẽ dẫn đến một ống trung tâm để đưa về bồn chứa sữa. Tiếp theo đó, sữa sẽ được hệ thống bơm qua thiết bị làm lạnh dạng bản mỏng để đưa nhiệt độ về không lớn hơn 40C rồi được lưu trữ trong một thiết bị bảo quản sữa. Hình: Vắt sữa bò tại nông trại Thiết bị bảo quản sữa thường có dạng hình trụ đứng, bên trong có cánh khuấy dạng chân vịt được đặt nghiêng, có hệ thống làm lạnh để giử nhiệt độ sữa không lớn hơn 40C. Như vậy, trong phương pháp vắt sữa bằng máy, quá trình vắt sữa và làm lạnh được thực hiện trọng một hệ thống khép kín. Nếu như ta vệ sinh cẩn thận núm vú và các bộ phận khác trên cơ thể bò cũng như tiệt trung nghiêm ngặt máy vắt sữa, thiết bị làm lạnh, các bồn chứa sữa và các hệ thống đường ống dẫn sữa thì việc nhiểm vi sinh vật vào sữa sẽ được hạn chế ở mức thấp nhất. Tuy nhiên, khi áp dụng phương pháp vắt sữa bằng máy, tình trạng sức khỏe của bò cần phải được kiểm tra nghiêm ngặt và thường xuyên. Đặt biệt, cần phát hiện kịp thời và tách riêng nhóm bò bị bệnh viêm vú để tránh nhiễm hệ vi sinh vật từ phần sữa của chúng với phần sữa của những con bò khỏe mạnh. Quá trình vận chuyển và bảo quản sữa từ nơi thu hoạch về nhà máy chế biến Dù có tuân thủ chặt chẽ các điều kiện vệ sinh, sữa tươi sau khi vắt thường chứa một lượng vi sinh vật nhất định. Do sữa chứa nhiều chất dinh dưỡng, hệ vi sinh trên sẽ sinh trưởng nhanh chóng tạo ra nhiều sản phẩm trao đổi chất ngoại bào làm thay đổi thành phần hóa học và cá giá trị cảm quan của sữa. Sữa sau khi vắt, nếu có thể, cần vận chuyển về nhà máy và đưa vào chế biến trong khoảng thời gian càng ngắn càng tốt. Quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến cần được duy trì ở nhiệt độ không lớn hơn 40C. Khi đó, sự sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật sẽ bị ức chế. Cần lưu ý rằng giai đoạn vận chuyển sữa từ trang trại hoặc từ các hộ gia đình nuôi bò sữa về nhà máy chế biến cũng như giai đoạn bảo quản sữa tại nhà máy phải luôn được giám sát và thực hiện theo một quy trình nghiêm ngặt. Thực tế hiện nay, các nhà máy chế biến sữa thường có công suất lớn. Các nhà máy thu mua sữa nguyên liệu từ nhiều trang trại tại các địa phương khác nhau cũng như từ những hộ gia đình nuôi bò sữa với quy mô nhỏ. Việc thu mua sữa từ các trang trại có quy mô lớn giúp cho việc kiểm soát chất lượng sữa khá dễ dàng. Các trang trại thường có hệ thống vắt và làm lạnh sữa tự động. Sau thu hoạch, từ các bồn chứa, sữa sẽ được bơm lên xe bồn chuyên dung để được vận chuyển về nhà máy chế biến. Hình: Bồn chứa sữa tại nông trại (có bộ phận làm lạnh) Việc thu mua sữa tù các hộ gia đình được thưc hiên ngay tai nhà máy chế biến hoặc tại các trạm thu mua bố trí nằm gần khu vực có nhiều hộ gia đình nuôi bò. Thông thường các tram thu mua sữa cũng được trang bị hệ thống kiểm tra nhanh chất lượng sữa, hệ thống xử lí sơ bộ (lọc và làm lạnh sữa). Sữa thu gom từ các hộ gia đình được qua kiểm tra, lọc (nếu cần), làm lạnh và chờ đủ số lượng để cho vào các xe bồn chuyên dung vận chuyển về nhà máy chế biến. Hình: Lọc sơ bộ sau khi vắt Quy trình vận chuyển sữa về nhà máy chế biến: Khi các hộ gia đình sử dụng phương pháp vắt sữa thủ công người ta sử dụng các bình chứa với thể tích thừ 30-50l để đựng sữa. Các dụng cụ này không có bộ phận làm lạnh riêng. Nhiều hộ gia đình nuôi bò sữa không có hệ thống thiết bị làm lạnh sữa. Khi đó, ta cần vận chuyển sữa sau khi vắt về trạm thu mua hoặc về nhà máy chế biến càng nhanh càng tốt. Nhiều trạm được trang bị hệ thống dây chuyền nhập và xử lý sữa với mức độ cơ giới hóa cao. Sau khi đã kiểm tra và chất lượng sữa đạt yêu cầu, các bình sữa sẽ được đặt lên một băng chuyền tự động. Băng chuyền sẽ đưa chúng đến cân tự động để xác định lượng sữa trong bình rồi qua thiết bị rót sữa tự động từ bình chứa 30-50l vào bồn trung gian. Tiếp theo, sữa từ bồn trung gian sẽ được đưa qua hệ thống làm lạnh rồi được đưa và bồn bảo quản. Các bình đựng sữa sẽ được băng tải đưa đến thiết bị vệ sinh bằng nước và dung dịch cá chất tẩy rửa. sau cùng các trạm thu mua sẽ dùng xe bồn để vận chuyển sữa đi tiếp về nhà máy chế biến. Hình 4.8: Bồn chứa Khi thu mua sữa từ các hộ gia đình, nếu thấy có dấu hiệu nhiễm bẩn cần xử lý riêng phần sữa đó; tuyệt đối không trộn sữa kém chất lượng với phần sữa có chất lượng tốt. Các trang trại nuôi bò sữa quy mô lớn cũng dù xe bồn chuyễn sữa đến nhà máy chế biến. Bồn đựng sữa trên xe thường có dạng hình trụ nằm ngang, bên trong có thể được chia thành nhiều khoang. Mỗi xe bồn có hệ thống làm lạnh riêng để đảm bảo quá trình vận chuyển nhiệt độ của sữa không lớn hơn 40C. Hình: Xe bồn chở sữa. Cần chú ý rằng trong các quá trình vắt sữa, vận chuyển, bảo quản… ta cần phải hạn chế sự tiếp xúc của sữa với không khí càng ít càng tốt. Oxy trong không khí là một yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng của nhóm vi sinh vật hiếu khí có trong sữa. Hơn nữa, việc bơm sữa từ bồn chứa tới trạm lên xe bồn và vận chuyển sữa từ trang trại hoặc trạm thu mua về nhà máy cần phải thực hiện trong điều kiện hạn chế tối đa các va chạm cơ học, sự dằn xóc,… Các yếu tố này đều ảnh hưởng xấu tới chất lượng của sữa. Tại nhà máy chế biến, sữa từ các xe bồn sẽ được bơm vào thiết bị bài khí, sau đó qua hệ thống lọc rồi mới vào bồn bảo quản trước khi sữa được đưa vào chế biến. Lượng sữa trong mỗi xe bồn được xác định theo phương pháp đo khối lượng (cân xe trước và sau khi giao sữa) hoặc đo thể tích ( sử dụng công cụ đo lưu lượng gắn trên hệ thống đường ống bơm sữa từ đường ống bơm sữa từ xe bồn đến bồn bảo quản của nhà máy). Hình 4.1: Hệ thống lọc tại nhà máy Hình 4.2: Cấu tạo thiết bị lọc thô Trước khi thu gom sữa từ các bình chứa 30-50l tại các trạm thu mua hoặc trước khi nhập sữa từ các xe bồn tại cá nhà máy chế biến, người ta kiểm tra nhanh chất lượng sữa thông qua những chỉ tiêu quan trọng dưới đây: Màu sắc và trạng thái vật lý của sữa. Mùi, vị. Độ sạch của dụng cụ hoặc thiết bị chứa sữa: quan sát mặt bên trong bình đựng sữa hoặc thành trong của xe bồn. Nếu lượng sữa bám trên thành bình hoặc trên thành bồn càng nhiều chứng tỏ việc vệ sinh bình đựng sữa và xe bồn chưa tốt. Hàm lượng cặn: Quan sát lượng cặn bám trên màng lọc khi dùng pipet cho một lượng sữa được lấy từ đáy bình hoặc đáy bồn xe qua màng. Kiểm tra tình trạng vệ sinh của sữa bằng phương pháp sử dụng Resazurin hoặc xanh methylene. Xác định số tế bào soma trong sữa bằng phương pháp đếm trực tiếp trên buồng đếm tế bào. Nếu tế bào soma lớn hơn 500.000 trong 1ml sữa thì được xem là có chất lượng không tốt, có thể bó sữa đã bị bệnh viêm vú. Xác định điểm đông đặc của sữa. Xác định tổng hàm lượng chất khô và chất béo có trong sữa. Xác định tổng số vi khuẩn trong sữa bằng phương pháp nuôi cấy trên hộp petri. Tuy nhiên, phương pháp này sau vài ngày mới cho được kết quả. Sữa từ những trang trại hoặc hộ gia đình khác nhau sẽ có các chỉ số hóa lý, vi sinh và giá trị cảm quan khác nhau. Nhà máy chế biến sữa thường ký hợp đồng mua sữa với các trang trại và hộ gia đình, trong hợp đồng cần ghi rõ những yêu cầu về chất lượng sữa cần mua. Mỗi lần thu nhận sữa, người ta luôn phải kiểm tra lạ các chỉ tiêu chất lượng và có thể hiệu chỉnh lại giá mua cho từng đợt. Kết luận. Sữa là một hỗn hợp chứa nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ khác nhau. Trong quá trình bảo quản, các hợp chất trong sữa sẽ bị biến đổi dẫn đến sự thay đổi về chất lượng của sữa. Các tế bào vi sinh vật trong sữa là nguyên nhân quan trọng nhất dân đến các biến đổi về thành phàn các chất có trong sữa. Để hạn chế các biến đổi làm hư hỏng chất lượng sữa, nhiệt độ bảo quản sữa không được lớn hơn 40C. Ngoài ra, hàm lượng vi sinh vật trong sữa phải được khống chế ở mức càng thấp càng tốt. Những va chạm cơ học mạnh, sự tiếp xúc oxy và ánh sáng mặt trời với sữa phải được han chế nhằm bảo toàn các chỉ tiêu cảm quan hóa học và hóa lý trong quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến. TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Việt Mẫn, 2010. Giáo trình công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống pha chế. Tập 1 – Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa. Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia thành TP. Hồ Chí Minh