Tìm hiểu tất tần tật về thành phần của sữa bò

Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non. Thành phần chủ yếu của sữa bao gồm: nước, lactose, protein và các chất béo. Ngoài ra còn có một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như nitơ phi protein, vitamin, các chất màu và khí.

Các thành phần chính của sữa

Đường lactose

Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết với nhau tạo thành.

Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới 2 dạng:

• Dạng α-lactose monohydrate C₁₂H₂₂O₁₁.H₂O (Phân tử α-lactose ngậm 1 phân tử nước).
• Dạng β-lactose anhydrous C₁₂H₂₂O₁₁ (Phân tử β-lactose khan).

Tỷ lệ hàm lượng giữa α-lactose monohydrate và β-lactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa.

Lactose chỉ có duy nhất trong sữa động vật mà không có ở bất kỳ loại thực phẩm nào khác. Lactose là đường khử và có độ ngọt thấp hơn disaccharide và monosaccharide. Ví dụ nếu độ ngọt của saccharose là 100 thì maltose là 32, glucose là 74 và frutose là 173 thì lactose chỉ đạt khoảng 16.

Lactose bị thủy phân tạo ra 2 monosaccharide là glucose và galactosse bởi enzyme β-galactosidase (lactase). Ngoài lactose, trong sữa bò còn có glucose, gallactose và các hợp chất glucide chứa nitơ tuy nhiên ở hàm lượng rất thấp.

Chất béo

Hàm lượng các acid béo không bão hòa trong sữa được xác định bởi chỉ số iod của chất béo.

Chỉ số khúc xạ của sữa thay đổi phụ thuộc vào thành phần định tính và định lượng các acid béo có trong sữa. Đối với sữa bò, chỉ số khúc xạ dao động từ 40 – 46.

Nếu sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ cao thì lipid sữa sẽ có cấu trúc cứng. Ngược lại sữa chứa nhiều acid béo nóng chảy ở nhiệt độ thấp thì lipid sữa bò có cấu trúc mềm hơn.

Các acid béo trong sữa thường có dạng hình cầu. Trong 1ml sữa có 10 – 15 tỷ hạt cầu béo. Do đó sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước. Các hạt cầu béo được bao bọc bởi 1 lớp màng lipo-protein tích điện âm. Các màng này có vai trò làm bền hệ nhũ tương.

Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid và protein. Nếu ta không đồng hóa sữa thì trong thời gian bảo quản, các hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau tạo thành chúm nhờ aggluinin. Do các hạt cầu béo nhẹ hơn nước nên sẽ nổi lên trên tạo nên lớp váng sữa.

Casein

Casein là thành phần protein chủ yếu trong sữa. Casein tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước và còn lại là các loại casein và khoáng (khoáng gồm có calci, magie, phosphate, citrate).

Có 2 khái niệm cần phân biệt về micelle là micelle và submicelle: Micelle do khoảng 400 – 500 submicelle tạo thành. Submicelle có dạng hình cầu và đường kính dao động từ 10 – 15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein.

Như vậy casein là đơn vị hợp thành các submicelle và micelle. Casein có thành phần là α_s, β, κ theo tỷ lệ khác nhau. Các phân tử κ-casein giúp cho micelle hòa tan vào trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc micelle trong sữa. Nếu tách κ-casein ra khỏi micelle sẽ làm các micelle mất ổn định. Lúc này nếu có icon Ca²⁺ thì sẽ diễn ra hiện tượng đông tụ casein.

Protein hòa tan

Các protein hòa tan trong sữa bò gồm có β-lactoglobulin, α-lactalbumin, peptone-proteose, immunoglobulin, serum-albumin. Ngoài ra trong phân nhóm này còn gồm các protein hòa tan khác.

Khi thực hiện quá trình đông tụ sữa trong sản xuất phô mai, sữa tươi sẽ chuyển sang hệ gồm 2 pha là rắn và lỏng. Pha rắn là khối đông (curd) và pha lỏng là huyết thanh sữa (lactoserum hoặc whey). Thành phần hóa học chủ yếu của huyết thanh sữa gồm có nước, các protein hòa tan, đường lactosse và một số muối khoáng, vitamin. Do hàm lượng β-lactoglobulin và α-lactalbumin cao vượt trội so với thành phần khác nên tên gọi whey protein trong sản xuất phô mai chủ yếu để nói đến 2 thành phần này.

>> Xem thêm Bản chất quá trình đông tụ protein trong sản xuất Sữa chua và Phomat

Các thành phần khác trong sữa

Enzyme

Nguồn gốc

Nguồn gốc của enzyme trong sữa bò là do tuyến vú tiết ra hoặc vi sinh vật tổng hợp. Đa số sữa bị hư hỏng và làm giảm chất lượng là do các biến đổi hoá học trong quá trình bảo quản do enzyme gây ra. Ngoài ra một số enzyme sữa như lactoperoxydase, lysozyme ngược lại có vai trò kháng khuẩn và góp phần làm ổn định chất lượng sữa tươi trước khi chế biến.

>> Xem thêm Tìm hiểu về lý do công nghệ đằng sau sự hư hỏng của sữa? (P1)

Thành phần enzyme có đa dạng và hoạt tính enzyme có cao hay không phụ thuộc vào hàm lượng vi sinh vật trong sữa.

Các loại enzyme phổ biến

Các enzyme phổ biến trong sữa gồm có: Lactoperoxydase, catalase, lipase, phosphatase, lysozyme, protease. Dưới đây là vai trò tổng quát của các enzyme trên:

• Lactoperoxydase là enyzyme luôn có trong sữa động vật. Nguồn gốc của nó có thể từ tuyến vụ hoặc do vi khuẩn tổng hợp. Enzyme lactoperoxydase xúc tác phản ứng chuyển hóa oxy từ H₂O₂ đến các chất oxy hóa khác.
• Catalase là thành phần trong protein màng bao xung quanh hạt cầu béo. Enzyme này xúc tác phản ứng phân hủy H₂O₂ thành nước và oxy tự do. Ngoài ra trong sản xuất phô mai, khi casein bị đông tụ thì một số phân tử catalase cũng bị kết tủa theo.
• Lipas liên kết với các micelle casein. Chúng xúc tác quá trình thủy phân liên kết este trong triglycerid và giải phóng các acid béo tự do. Các acid béo tự do tiếp tục thủy phân làm sữa có mùi ôi khét và kim loại.
• Phosphatase làm xúc tác các phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid phosphoric và glycerin.
• Lysozyme làm xúc rác phản ứng thủy phân liên kết β giữa acid muramic và glucosamine của mycopolysaccharide trong màng tế bào vi khuẩn dẫn đến phân hủy tế bào.
• Protease làm xúc tác phản ứng thủy phân protein tạo ra các sản phẩm như proteose-peptone, peptide và các acid amin tự do.

Khoáng

Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8 – 10g/l. Trong số các nguyên tố khoáng trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là calci, magie. Lý do là vì chúng tham gia vào cấu trúc micelle và phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan.

Các nguyên tố khoáng như kali, natri, clore,… đóng vai trò như chất điện ly. Ngoài ra sữa còn có các nguyên tố như Zn, Fe, I, Cu, Mo,… và một số nguyên tố độc hại như Pb, As nhưng chỉ ở hàm lượng cực thấp.

Vitamin

Các vitamin trong sữa được chia làm 2 nhóm:

• Vitamin hòa tan trong nước bao gồm: B₁, B₂, B₃, B₄, B₅, B₆, C.
• Vitamin hòa tan trong chất béo bao gồm: A, D, E.

Hormon

Hormon do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật. Trong sữa bò có nhiều loại hormone và được chia làm 3 nhóm là protehormon, hormon peptide và hormon steoride, trong số đó prolactine là nhiều hơn cả.

Tạm kết

Trên đây là những tổng hợp của Foodnk về thành phần của sữa và cụ thể là sữa bò. Nắm được thành phần chính và tác động của nó đến cấu trúc, hương vị của sữa sẽ giúp bạn có căn cứ để kiểm soát tốt quá trình sản xuất. Hy vọng bài viết này đã mang đến cho bạn những thông tin bổ ích!

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, NXB Đại học quốc gia TPHCM.

Vân Thanh