Hàm lượng các thành phần cơ bản của sữa có thể dao động trong một phạm vi khá rộng, phụ thuộc vào sự khác biệt về giống, về điều kiện tự nhiên, điều kiện chăn nuôi. Sữa của các loại động vật khác nhau là rất khác nhau. Do đặc điểm về mùi vị cũng như thành phần hoá học mà người ta có thể sản xuất những sản phẩm sữa đặc trưng chỉ từ một loại sữa nào đó.
Các thành phần của sữa
Nước
Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò quan trọng, là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinh hóa.
Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 87%/lít sữa. Phần lớn lượng nước ở trong sữa có thể thoát ra ngoài khi đun nóng, người ta làm bốc hơi nước ở sữa tươi để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột là những sản phẩm dễ vận chuyển và dễ bảo quản hơn sữa tươi.
Lipit
Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa. Hàm lượng chất béo của sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng. Có loại sữa ít béo, khoảng 3g trong 100ml sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5-6g trong 100ml sữa. Đối với sữa bò hàm lượng béo khoảng 3,9%.
Chất béo của sữa dưới dạng những hạt hình cầu rất nhỏ. Kích thước của những hạt chất béo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài giống, tùy từng con vật, thời gian khác nhau trong thời kỳ tiết sữa … Các hạt chất béo kích thước lớn thì dễ tách ra khỏi sữa hơn là những hạt chất béo có kích thước nhỏ. Khi để sữa yên lặng một thời gian, các hạt chất béo của sữa sẽ nổi lên trên mặt thành một lớp váng mỏng gọi là váng sữa.
Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trong đó 2/3 là acid béo no và còn lại là acid béo chưa no. Trong số những acid béo trong sữa có khá nhiều acid béo dễ hòa tan trong nước (ví dụ acid caproic). Chất béo của sữa cũng dễ xảy ra những quá trình phân hủy làm thay đổi thành phần và tính chất như quá trình thủy phân, quá trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượng của sữa và nhiều khi làm hỏng sữa.
Protein
Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của sữa là protein. Hàm lượng protein của các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giới hạn 3,0-4,6%. Riêng đối với sữa bò hàm lượng protein khoảng 3,3-3,5%.
Các protein của sữa là những protein hoàn thiện. Trong thành phần protein của sữa có đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid amin không thay thế được như: valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin, triptophan và lyzin.
Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: Casein chiếm khoảng 80%, lactalbumin chiếm 12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể.
Casein
Là nhóm protein chủ yếu trong protein của sữa. Nó bao gồm nhiều loại casein khác nhau, γ casein, β casein, κ casein, α casein là thể phức hợp phosphoryl gồm có αs1, αs2, αs3, αs4, αs5, αs6– casein. β casein là thành phần chủ yếu có trong sữa bò nhưng lại là thứ yếu trong sữa người. κ casein là một glycoprotein và nó hiện diện khắp nơi trong thể mixen casein. Chính vì vậy mà mixen ở trạng thái ổn định.
α casein và β casein không tan trong sữa tươi. Các protein này chứa nhóm photphat (photpho chiếm khoảng 0.8% trong toàn casein) và nhóm photphat này kết hợp với ion Ca2+. Sự trung hòa một phần lớn các điện tích âm ngăn ngừa α casein và β casein kết khối và kết tủa.
Hai phân tử casein có thể tồn tại một cách ổn định trong sữa là do có sự hiện diện của γ casein. Casein không tồn tại tự do trong sữa nhưng tồn tại dưới dạng các hạt mixen có kích thước từ 0.003μm đến 0.3μm. Trung bình mỗi hạt chứa hàng ngàn phân tử α casein và β casein. Hiệu quả bảo vệ của γ casein có thể là do nó góp phần gia tăng điện tích âm của hạt mà không kết hợp với ion Ca2+.
Mỗi hạt casein chứa khoảng 70% nước và 30% chất khô. Trong thành phần chất khô casein chiếm khoảng 93% và muối (chủ yếu là canxi photphat) chiếm khoảng 7%.
Lactoglobulin
Còn có tên gọi là globulin của sữa. Hàm lượng lactoglobulin trong sữa khoảng 0,1% theo khối lượng và chiếm tỉ lệ 3% so với lượng protein chung. Globulin sữa có nhiều trong sữa non, thuộc loại protein đơn giản và là protein hoàn thiện. Trong sữa, globulin tồn tại dưới dạng keo và có độ phân tán kém hơn so với albumin sữa khoảng 18.000.
Globulin có 3 dạng đồng phân: β glactoglobulin, epglobulin và pseudogglobulin. Chúng khác nhau về khả năng hòa tan nước và tính kháng trùng.
β lactoglobulin không tan trong nước, hòa tan tốt trong dung dịch muối loãng, epglobulin tan trong nước khi có mặt muối. Pseudoglobulin hòa tan trong nước nguyên chất.
Lactoalbumin
Còn gọi là albumin của sữa. Hàm lượng lactoalbumin trong sữa không nhiều khoảng 0.5-1.0% tùy từng loại sữa. Trong sữa non có nhiều lactoalbumin hơn sữa thường.
Khác với casein, lactoalbumin ở trong sữa dưới dạng hòa tan. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao lactoalbumin bị đông tụ. Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt độ thì mức độ đông tụ nhanh và mau. Các enzim làm đông tụ casein không có khả năng làm đông tụ lactoalbumin. Sau khi đông tụ, lactoalbumin mất khả năng hòa tan lại trong nước, nó chỉ có thể hòa tan lại trong một vài loại dung môi.
Gluxit
Gluxit có ở trong sữa chủ yếu là lactose. Hàm lượng lactose trong sữa khoảng 4,5-5,1% tùy theo từng loại sữa. Đối với sữa bò hàm lượng này khoảng 4,9% Lactose ở trong sữa dưới dạng hòa tan.
Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen. Vì vậy khi khử trùng sữa, một phần lactose bị caramen hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường sẫm hơn lúc chưa khử trùng, đồng thời lactose còn có thể kết hợp với các nhóm amin của protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm.
Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi là quá trình lên men lactic. Dưới tác dụng của vi khuẩn propionic, acid lactic có thể chuyển hóa thành acid propionic, acid acetic và khí cacbonic.
Muối
Do trong sữa có mặt các cation K+, Nab, Mg2+,Ca2+, và các anion của các axit phosphoric, limonic, clohydric nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau.
Muối clorua (KC1, NaCl, CaCl2, MgCl2…) các muối phosphat (KH2PO4, NáH2PO4, Na2HPO4, K2HPO4…) các muối xitrat (K2 (C6H6O7), Na2 (CeHGO7), Ca3 (C6H5O7)2…).
Muối canxi có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa. Khi sữa có hàm lượng canxi thấp, sữa đó sẽ không bị đông tụ hoặc bị đông tụ chậm. Ngược lại, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơn nhưng quyện sữa (gel đông tụ) lại không mịn. Trong sữa, canxi nằm trong các hợp chất canxi caseinat, canxi phosphat, canxi limonat…
Trong sữa còn có Mg (12mg%) K (113 – 171mg%), Na (30-77mg%). Tỷ lệ K/Na=3,3 tương ứng với tỷ lệ này trong sữa mẹ. Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muôi trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường.
Chất khoáng
Hàm lượng chất khoáng trong sữa khoảng 0,6-0,8% tùy từng loại sữa. Hàm lượng khoáng trong sữa bò khoảng 0,7%. Chất khoáng trong sữa có rất nhiều loại như: kali, canxi, natri, magie, sắt, mangan, iot, nhôm, crôm,. Trong đó kali và canxi nhiều nhất. Các loại muối khoáng ở trong sữa có nhiều loại, phổ biến là muối photphat, clorua, citrat, caseinat.
Vitamin
Sữa là thức ăn có chứa rất nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể, nhưng hàm lượng các vitamin không cao lắm. Số lượng và hàm lượng các loại vitamin trong sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thức ăn, điều kiện chăn nuôi, giống loài và tuổi của các loại gia súc.
Trong sữa bò có rất nhiều loại vitamin tan trong chất béo (vitamin A, D, E, K.), nhóm vitamin tan trong nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP…)
- Vitamin A có nhiều nhất là trong sữa non và có nhiều trong các sản phẩm chế biến từ sữa nhất là trong bơ. Hàm lượng vitamin A trong sữa khoảng 0,2-2 mg/l sữa. Hàm lượng vitamin A trong sữa nhiều hay ít thường phụ thuộc vào hàm lượng carotene có trong thức ăn của gia súc.
- Vitamin D hàm lượng vitamin D trong sữa khoảng 0,002 mg/l sữa. Vitamin D không bị biến đổi trong quá trình khử trùng sữa.
- Vitamin B1 trong sữa khoảng 0,4 mg/l sữa. Trong quá trình khử trùng và bảo quản, hàm lượng vitamin B1 giảm dần, có thể giảm tới 15-20% hoặc hơn nữa.
- Vitamin B2 trong sữa khoảng 1,7 mg/l sữa. Hàm lượng vitamin B2 có nhiều nhất là trong sữa non, những ngày vắt sữa tiếp theo thì hàm lượng vitamin B2 giảm dần.
- Vitamin B12 trong sữa khoảng 0,1-0,3 mg/l sữa.
- Vitamin PP trong sữa khoảng 1.,5 mg/l sữa. Thức ăn của bò không ảnh hưởng đến hàm lượng của vitamin PP trong sữa. Vitamin PP được tổng hợp ngay trong cơ thể con bò.
- Vitamin C hàm lượng vitamin C trong sữa thay đổi trong một giới hạn rất rộng, khoảng 5-20 mg/l sữa. Trong sữa non có nhiều vitamin C, nhưng càng về cuối thời kỳ tiết sữa lượng vitamin C trong sữa giảm dần. Trong quá trình khử trùng, lượng vitamin C trong sữa giảm, đặc biệt là khử trùng có không khí thì hàm lượng vitamin C giảm nhiều.
Enzim
Các enzim là các protein có khả năng kích hoạt các phản ứng hóa học và ảnh hưởng đến giai đoạn và tốc độ của phản ứng. Nhiệt độ thích hợp của enzim là 25-50 độ C, nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt động của enzim, nhiệt độ cao làm phân hủy enzim. Trong sữa có nhiều loại enzim khác nhau, chúng ảnh hưởng tới chất lượng của sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa.
- Enzim lipaza có tác dụng xúc tác quá trình thủy phân chất béo của sữa, tạo thành glixerin, acid béo và một số sản phẩm khác. Những chất này gây cho sữa có mùi vị lạ và làm giảm chất lượng của sữa.
- Enzim photphataza có trong sữa tươi, nó có tác dụng xúc tác quá trình thủy phân photpho glycerin của sữa, tạo thành glycerin, acid béo, acid photphatrit và một số một số sản phẩm khác. Sự hiện diện của enzim phosphataza trong sữa được xác định bằng cách thêm vào sữa ester của acid photphoric và chất chỉ thị màu có màu sắc thay đổi khi tác dụng với rượu được giải phóng.
- Enzim peroxidaza trong sữa tươi mới vắt, chưa khử trùng đã có mặt của enzim peroxidaza. Enzim này có tác dụng xúc tác quá trình oxi hóa chất béo của sữa, làm cho chất lượng của sữa giảm dần. Enzim peroxidaza bị phá hủy ở nhiệt độ 80 độ C trong vài giây.
- Enzim lactaza đường lactose thuộc nhóm hydratcacbon, là nguồn năng lượng lớn trong chế độ ăn. Nó phân hủy thành những hợp chất có năng lượng cao, có thể tham gia vào các phản ứng sinh học, hydratcacbon là nguyên liệu tổng hợp nên các hợp chất hóa học quan trọng trong cơ thể.
Lactose
Sữa bò chứa khoảng 4.6% đường lactose, là loại đường chỉ tìm thấy trong thành phần của sữa. Nó thuộc nhóm chất hydratcacbon, là disaccharide chứa hai monosaccharit là galactose và glucose. Đường lactose tan trong nước dưới dạng phân tử trong dung dịch. Lactose ít ngọt hơn 30 lần so với đường mía.
Các chất khí
Trong sữa tươi thường có chứa một số chất khí như khí nitơ, khí cacbonic, khí oxi… Hàm lượng các chất khí trong sữa không nhiều: trong một lít sữa có khoảng 50-90ml các chất khí.
Các chất khí thường tạo thành các bọt khí ở trong sữa, chính những bọt khí này là nơi thích hợp cho các loại vi sinh vật “ẩn nấp” và phát triển. Vì vậy sữa càng có nhiều chất khí càng không có lợi. Trong quá trình khử trùng, hàm lượng các chất khí ở trong sữa giảm.
Các chất miễn dịch
Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác nhau. Các chất miễn dịch có tác dụng bảo vệ sữa khỏi sự hư hỏng. Hàm lượng các chất miễn dịch không nhiều nhưng nó đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể. Chất miễn dịch rất dễ bị phá hủy bởi nhiệt độ (65 – 70 độ C). Ngoài ra sữa còn chứa một lượng bạch cầu.
Giá trị dinh dưỡng của sữa
Sữa là một trong những sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao nhất. Trong sữa có đầy đủ tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ được cơ thể hấp thụ. Ngoài các thành phần chính là protein, lactoza, lipit, muối khoáng còn có tất cả các loại vitamin chủ yếu, các enzim, các nguyên tố vi lượng không thể thay thế.
- Protein của sữa rất đặc biệt, có chứa nhiều và hài hòa các axit amin cần thiết.
- Lipit của sữa giữ vai trò quan trọng trong dinh dưỡng. Khác với các loại mổ động vật và thực vật khác, mỡ sữa chứa nhiều nhóm axit béo khác nhau, chứa nhiều vitamin và có độ tiêu hoá cao do có nhiệt độ nóng chảy thấp và chất béo ỏ dưới dạng các cầu mỡ có kích thước nhỏ.
- Hàm lượng muối canxi và phospho trong sữa cao giúp cho quá trình tạo thành xương, các hoạt động của não. Hai nguyên tố này ở dạng dễ hấp thụ, đồng thời lại ở tỷ lệ rất hài hoà. Cơ thể có thể hấp thụ được hoàn toàn. Đối với trẻ em, canxi của sữa là nguồn canxi không thể thay thế.
- Sữa là nguồn cung cấp tất cả các vitamin.
Trong y học, sữa được coi như một thứ thuốc để chữa bệnh và giải độc. Từ rất lâu đời, người ta đã dùng sữa để chữa một số bệnh hiểm nghèo như: tim, gan, thận, đường ruột, lao,..
Sữa còn có tác dụng làm cho sự đào thải nước tiểu được dễ dàng trong quá trình bài tiết. Vì vây, nó được sử dụng có hiệu quả để giải độc cho những người làm việc trong các hầm mỏ, các cơ sở sản xuất hoá chất độc hại,…
