Là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao nên sữa là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật, kết quả là sữa nhanh chóng bị hư hỏng.
Dưới đây là những biến đổi thành phần khi bảo quản, quá trình sinh hóa và các phương pháp bảo quản sữa bò được lâu hơn.
Những biến đổi thành phần của sữa
Thay đổi khi bảo quản
Chất béo và protein sữa bị thay đổi hóa học trong quá trình bảo quản. Những thay đổi này có 2 dạng: sự ôi hóa và sự phân giải lipit. Sản phẩm tạo nên có mùi khó chịu và thường xảy ra đối với bơ sữa và bơ.
- Sự ôi hóa chất béo: xảy ra tại các nối đôi của các acid béo không no tạo nên mùi kim loại, trong đó lecithin là chất dễ tấn công nhất.
- Sự ôi hóa protein: do sự ôi hóa amino acid dưới tác dụng của ánh sáng, gây ra mùi khó chịu. Chỉ một vài phút để dưới ánh sáng cũng đủ gây ra phản ứng này, do đó sữa không nên để trực tiếp dưới ánh sáng.
- Sự phân giải lipit: là sự phân cắt chất béo thành glycerol và acid béo, tạo mùi vị chua, mùi này gây ra bởi sự hiện diện của các acid béo tự do thấp phân tử. Sự phân cắt này tạo ra dưới tác dụng của enzim lipaza. Tuy nhiên quá trình này không xảy ra cho đến khi lớp màng của hạt béo bị phá hủy và chất béo bị lộ ra. Trong công nghệ sữa sự phá hủy màng rất dễ xảy ra dưới tác dụng cơ học như: bơm, khuấy, đánh sữa… Để tránh xảy ra quá trình này sữa nên được thanh trùng ở nhiệt độ cao để phân hủy enzim lipaza.
Ảnh hưởng của xử lý nhiệt
- Chất béo: Chất béo không bị ảnh hưởng ở nhiệt độ dưới 100 độ C. Sự kết tụ các hạt béo xảy ra ở nhiệt độ cao. Sự phân tách chất béo bị giảm nếu sữa bị gia nhiệt cao hơn 75 độ C.
- Protein: Casein không thấy bị thay đổi ở nhiệt độ dưới 100 độ C, nhưng rất dễ thấy sự biến đổi của casein micelle khi nhiệt độ của sữa trên 65 độ C. Protein dịch sữa bị biến tính ở nhiệt độ trên 65 độ C và hầu như bị biến tính hoàn toàn ở nhiệt độ 90 độ C trong 60 phút. Vài protein có thể khôi phục một phần tính chất của nó trong thời gian lưu trữ vài ngày hoặc vài tuần sau khi bị xử lý nhiệt. Sau khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ 75 độ C và lưu nhiệt ở đó trong một phút hoặc ít hơn sữa bắt đầu có mùi nấu, đó là do sự giải phóng hợp chất chứa sulphur từ [3-lactoglobulin và các protein chứa sunphur khác.
- Enzim: Các enzim bị vô hoạt bởi nhiệt. Nhiệt độ vô hoạt phụ thuộc kiểu enzim.
- Vitamin: Vitamin C rất nhạy với nhiệt độ, đặc biệt là khi có mặt của không khí và kim loại. Thanh trùng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng đĩa hầu như không làm mất vitamin C. Vitamin khác chịu ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng dưới sự xử lý nhiệt vừa phải.
- Lactose: Ở nhiệt độ cao trên 100 độ C lactose phản ứng với protein gây ra màu nâu của sữa.
Các quá trình sinh hóa xảy ra trong sữa
Sữa tươi là môi trường rất thích hợp cho sự xâm nhập và phát triển của các loại vi sinh vật. Do sự phát triển của vi sinh vật nên trong sữa tươi có xảy ra nhiều quá trình sinh hóa phức tạp, trong đó có biến đổi có lợi như sự lên men lactic, nhưng chủ yếu là các quá trình biến đổi có hại, làm giảm chất lượng của sữa và cuối cùng là dẫn đến hư hỏng.
Một số quá trình biến đổi chủ yếu xảy ra trong bảo quản sữa tươi
Sự lên men lactic
Sự lên men lactic hay còn gọi là sự lên men chua của sữa. Chúng phân giải đường lactose thành nhiều chất phức tạp, chủ yếu là tạo thành acid lactic. Sự lên men lactic được ứng dụng trong việc sản xuất sữa chua.
Sự lên men lactic xảy ra chủ yếu do tác động của vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lactic không bền vững dưới tác động của nhiệt độ cao, khi đun nóng sữa tới 60- 65 độ C trong khoảng 15-30 phút vi khuẩn lactic sẽ bị tiêu diệt.
Sự lên men butiric
Sự lên men butiric là quá trình biến đổi không có lợi của sữa. Dưới tác động của vi khuẩn này, đường lactose và các muối của acid lactic bị lên men tạo thành acid butyric, một số chất khí, một số hợp chất acid… làm giảm chất lượng của sữa. Vi khuẩn butyric hoạt động mạnh ở nhiệt độ khoảng 40 độ C.
Sự thối rữa
Hiện tượng sữa tươi bị thối rữa là do nhiều loại vi sinh vật phát triển phân hủy các hợp chất protein của sữa thành những sản phẩm có mùi thối khó chịu.
Ngoài ra, bản thân các loại vi khuẩn gây thối rữa có thể tự tiết ra các chất độc hoặc phân giải protein thành các chất độc làm cho sữa bị nhiễm độc, chất lượng của sữa giảm dần, thậm chí không còn dùng làm thực phẩm được nữa.
Các phương pháp bảo quản sữa
Sữa sau khi vắt, lượng vi sinh vật thay đổi khá nhiều. Bản thân sữa còn chứa nhiều hệ enzim xúc tác cho các phản ứng sinh hóa làm giảm giá trị của sữa. Để hạn chế sữa bị giảm chất lượng, người ta tiến hành bảo quản sữa bằng nhiều phương pháp khác nhau ở điều kiện thích hợp như là:
- Phương pháp vật lý: làm lạnh, đun nóng.
- Phương pháp hóa học: dùng một số hóa chất để tiêu diệt hoặc ức chế sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật.
- Phương pháp sinh học: chủ yếu nhờ quá trình lên men lactic để ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác
Dưới đây là một số cách bảo quản
Bảo quản lạnh
Bảo quản lạnh là phương pháp sử dụng kho lạnh bảo quản sữa.
Sữa bò sau khi được vắt trực tiếp, cần đưa đi xử lý trong vòng 1 giờ để tránh bị chua hỏng. Sữa vắt ra cần được đưa vào bảo quản lạnh càng sớm, càng tốt.
Sữa bò tươi được vắt trực tiếp, đưa xử lý nhanh khoảng 30 giây, ở nhiệt độ khoảng 80ºC – 90ºC, làm lạnh nhanh xuống 4ºC. Sau đó đưa vào kho lạnh bảo quản. Bằng phương pháp này sữa tươi thanh trùng đã được diệt hết các loại vi khuẩn gây hại, nhưng vẫn giữ được mùi vị thơm ngon, ngậy của sữa bò tươi.
Thanh trùng sữa
Sử dụng nhiệt độ hợp lý để tiêu diệt hoàn toàn hệ sinh vật thông thường, hệ sinh vật gây bệnh với điều kiện làm thay đổi ít nhất đến cấu trúc, tính chất hoá lý, hoá sinh, hệ enzym và vitamin của sữa.
Căn cứ vào nhiệt độ thanh trùng mà người ta chia ra 3 phương pháp: phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ thấp (Pasteurisation); phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ cao (Sterilisation) và phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ siêu cao (Ultra Hight Temperature, UHT). Trong đó phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ cao và siêu cao còn được gọi là phương pháp tiệt trùng.
Phương pháp thanh trùng Pasteurisation
Nguồn nhiệt cung cấp là nước nóng hoặc hơi nước nóng. Nhiệt độ thanh trùng sữa khoảng 65°c và thời gian thanh trùng là 30 phút. Phương pháp này có nhược điểm là chậm và gián đoạn nhưng có ưu điểm là không làm thay đổi đặc tính của sữa, đặc biệt là thành phần albumin và globulin không bị đông tụ và trạng thái vật lý của các cầu béo không thay đổi. Tuy nhiên các vi sinh vật ưa nhiệt có thể phát triển được ở 65°c. Đó là nguyên nhân gây tăng số lượng vi sinh vật cho sữa sau quá trình thanh trùng.
Người ta có thể thanh trùng sữa ở 75 – 85°c trong thời gian 15 phút trên các thiết bị thanh trùng tức thời dạng trống parabon. Phương pháp này nhanh, liên tục và ít làm thay đổi các đặc tính của sữa. Tuy nhiên ở nhiệt độ này, một phần albumin và globulin bị đông tụ.
Phương pháp tiệt trùng Sterilisation
Nguồn nhiệt chủ yếu là hơi nước quá nhiệt. Nhiệt độ thanh trùng khoảng 115 – 130°C thời gian 15-20 giây. Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết vi sinh vật có trong sản phẩm. Mức độ tiêu diệt vi sinh vật ở phương pháp này cao hơn so với phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ thấp.
Phương pháp tiệt trùng UHT
Nguồn nhiệt chủ yếu là hơi quá nhiệt. Nhiệt độ thanh trùng khoảng 135 – 150°C, thời gian thanh trùng ngắn, khoảng 2-8 giây. Phương pháp này có thể tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật có trong sản phẩm nhưng không làm ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của sữa vì thời gian thanh trùng rất ngắn.
