xác định thành phần dưỡng chất và sự thay đổi hàm lượng hydroxymethylfurfural...

8/20/2019 Xác định thành phần dưỡng chất và sự thay đổi hàm lượng hydroxymethylfurfural (HMF) của sữa bò tươi trong qu…

http://slidepdf.com/reader/full/xac-dinh-thanh-phan-duong-chat-va-su-thay-doi-ham-luong 1/85

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

--------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Xác định thành phần dưỡng chất và sự thay đổi

hàm lượng hydroxymethylfurfural (HMF)

của sữa bò tươi trong quá tr ình gia nhiệt

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN:

ThS. Nguyễn Thị Tuyết Nhung Nguyễn Thị Thu Vân

MSSV: 2082248

Ngành: Công nghệ Hóa học – Khóa34

Tháng 04/2012

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPO

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú



Luận văn tốt nghiệp đại học

SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá tr ình thực hiện luận văn tốt nghiệp, em đã gặp không ít khó

khăn. Nhưng với sự động viên và giúp đỡ nhiệt tình từ gia đình, thầy cô và bạn bè

đã giúp em vượt qua nhưng khó khăn đó và hoàn thành luận văn tốt nghiệp của

mình.

Con xin chân thành cảm ơ n ba mẹ, những người đã sinh thành và dạy dỗ cũngnhư tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho con để con vững bước trên con đường học

tập. Cảm ơn ba mẹ vì đã luôn quan tâm và động viên con trong suốt thời gian qua.

Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Tuyết Nhung và thầy Vũ Trường

Sơn đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức và đưa ra những lời khuyên r ất bổ ích đối với em, giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp của mình.

Em xin cảm ơn quý thầy cô đã truyền đạt từ kiến thức đại cương đến kiến thứcchuyên ngành cho em, giúp em có một hành trang chắc chắn để bước tiếp tr ên con

đường học tập.

Em xin cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Hóa học, trường Đạihọc Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn một cách tốt đẹp.

Xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên của lớp Công nghệ Hóa học khóa 34

r ất nhiều vì đã động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều. Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến bạn Nguyễn Ngọc Thành (Công nghệ Hóa học khóa 34) và bạn Quách Thị Ngọc

Diễm (Đại học Cửu Long) đã tận tình giúp đỡ và chia sẻ nhưng khó khăn với tôitrong suốt quá tr ình làm luận văn.

Dù đã r ất cố gắng nhưng trong luận văn này chắc chắn sẽ không tránh khỏi

thiếu sót. Rất mong được quý thầy cô chỉ dẫn thêm.

Kính chúc quý thầy cô và các bạn luôn khỏe mạnh và thành công trong công

việc cũng như trong cuộc sống.

Xin chân thành cảm ơn mọi người! Nguyễn Thị Thu Vân








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân ii

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

Cần Thơ, ngày …… tháng …… năm 2012

Ký tên

ThS. Nguyễn Thị Tuyết Nhung








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân iii

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

..............................................................................................................................

Cần Thơ, ngày …… tháng …… năm 2012

Ký tên

CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1 CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân i

TÓM LƯỢC

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, sữa bò tươi là một loại thực phẩm đóng

vai trò khá quan tr ọng trong việc cung cấp nguồn dinh dưỡng và năng lượng chocon người. Vì vậy, đã có r ất nhiều công tr ình nghiên cứu về các thành phần dưỡng

chất thiết yếu trong sữa bò tươi và từ đó xây dựng nên những tiêu chuẩn quy địnhvề hàm lượng của các dưỡng chất đó. Hiện nay, các tiêu chuẩn về lượng chất béo,

đạm, đường, vi sinh… trong sữa bò tươi đều đã được nghiên cứu và xây dựng cáctiêu chuẩn một cách hoàn chỉnh. Bên cạnh các thông số tiêu chuẩn về hàm lượng

chất béo, đạm, đường, vi sinh… trong sữa bò tươi, các nhà khoa học đang tập trungnghiên cứu một thông số mới của sữa bò tươi, đó là hàm lượng

hydroxymethylfurfural (HMF).

HMF là chất được sản sinh một cách tự nhiên trong sữa bò tươi. Lượng HMFsinh ra sẽ gia tăng theo thời gian bảo quản sữa tươi. Ngoài ra, nhiệt độ bảo quản sữa

tươi cũng liên quan tr ực tiếp đến hàm lượng HMF được sinh ra. Thời gian bảo quảncàng lâu và nhiệt độ càng cao thì lượng HMF trong sữa sinh ra càng nhiều. HMF

sinh ra có thể làm thay đổi màu và mùi của sữa bò tươi. Nó có thể làm sữa có màu

sẫm hơn và mùi thơm sữa cũng sẽ nhiều hơn.

Việc tiến hành nghiên cứu HMF trong sữa bò tươi đã được tiến hành r ộng

khắp tr ên thế giới. Tuy nhiên, ở Việt Nam chưa có cơ sở nghiên cứu và phân tích vềhàm lượng HMF trong sữa bò tươi. Do đó, việc thực hiện đề tài “ Xác định hàm

lượng hydroxymethylfurfural có trong sữa bò t ươi tại các nông hộ ở thành phố CầnThơ ” nhằm đặt một tiền đề cho việc nghiên cứu về HMF trong sữa bò tươi ở Việt

Nam được phát triển, đồng thời nhằm tìm ra khoảng thời gian và nhiệt độ tối ưu khitiến hành gia nhiệt sữa bò tươi sao cho hàm lượng HMF đạt như mong muốn.

Các mẫu sữa dùng để tiến hành thí nghiệm trong đề tài này được lấy từ trại

chăn nuôi thực nghiệm của trường Đại học Cần Thơ và hợp tác xã bò sữa LongHòa. Tiến hành khảo sát hàm lượng HMF trong sữa bò tươi ở các nhiệt độ 65oC,

75oC, 85oC và 95oC ở các mốc thời gian 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 và 105 phút. K ếtquả thu được như sau:

Mẫu sữa trại chăn nuôi thực nghiệm trường Đại học Cần Thơ:

Ở 65oC: hàm lượng HMF sau 105 phút gia nhiệt đạt 6,59 mg/kg sữa tươi.

Hằng số tốc độ phản ứng k xác định được là 0,0142 mgHMF/kg sữa tươi.phút-1.








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân ii




Hằng số tốc độ phản ứng k xác định được là 0,0053 mgHMF/kg sữa tươi.phút

-1

.Ở 95oC: hàm lượng HMF sau 105 phút gia nhiệt đạt 21,46 mg/kg sữa tươi.


Năng lượng hoạt hóa Ea là 13,865 kJ/mol.

Mẫu sữa hợp tác xã bò sữa Long Hòa:

Ở 65oC: hàm lượng HMF sau 105 phút gia nhiệt đạt 3,29 mg/kg sữa tươi.Hằng số tốc độ phản ứng k xác định được là 0,0100 mgHMF/kg sữa tươi.phút-1.



Ở 85oC: hàm lượng HMF sau 105 phút gia nhiệt đạt 4,66 mg/kg sữa tươi.Hằng số tốc độ phản ứng k xác định được là 0,0114 mgHMF/kg sữa tươi.phút-1.



Năng lượng hoạt hóa Ea là -3,5 kJ/mol.

Các k ết quả thu được đều có sự khác biệt có ý ngh ĩa thống k ê (P<0,01).








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân iii

MỤC LỤC

TÓM LƯỢC .......................................................................................................i

MỤC LỤC.................................................................... .................................... iii

DANH MỤC HÌNH.........................................................................................vii

DANH MỤC BẢNG .........................................................................................ix

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU...............................................................................1

1.1 Đặt vấn đề .....................................................................................................1

1.2 Mục tiêu thí nghiệm.......................................................................................2

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU...........................................................3

2.1 Hydroxymethylfurfural (HMF)......................................................................3

2.1.1 Lịch sử phát triển ........................................................................................3

2.1.2 Vai trò của HMF trong một số lĩnh vực của đời sống ..................................7

2.1.2.1 Trong công nghệ hóa học.........................................................................7

2.1.2.2 Trong công nghệ thực phẩm.....................................................................8

2.1.2.3 Trong y học .............................................................................................92.1.3 Các phương pháp sản xuất hydroxymethylfurfural ......................................9

2.2 Sữa bò .........................................................................................................11

2.2.1 Định nghĩa ................................................................................................11

2.2.2 Các chất có trong sữa bò...........................................................................11

2.2.2.1 Nước......................................................................................................11

2.2.2.2 Hợp chất chứa nitơ trong sữa .................................................................11

2.2.2.3 Lipid......................................................................................................132.2.2.4 Đường (glucid) ......................................................................................13

2.2.2.5 Khoáng..................................................................................................14

2.2.2.6 Các enzym trong sữa..............................................................................14

2.2.2.7 Các vitamin............................................................................................15








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân iv

2.2.2.8 Các chất kháng sinh ...............................................................................15

2.2.2.9 Các chất sắc tố .......................................................................................15

2.2.2.10 Các chất khí .........................................................................................15

2.2.3 Các nguyên nhân ảnh hưởng thành phần sữa.............................................16

2.2.4 Bảo quản và chế biến sữa tươi ..................................................................17

2.2.4.1 Bảo quản sữa tươi ..................................................................................17

2.2.4.2 Một số phương pháp chế biến sữa tươi...................................................18

2.2.5 Kiểm nghiệm sữa tươi...............................................................................20

2.2.5.1 Tr ạng thái cảm quan ..............................................................................20

2.2.5.2 Độ sạch cơ chất......................................................................................20

2.2.5.3 Xác định tỷ trọng ...................................................................................20

2.2.5.4 Độ chua .................................................................................................20

2.2.5.5 Thử nghiệm xanh methylen (kiểm tra độ nhiễm bẩn vi sinh vật) ............21

2.2.5.6 Xác định độ thanh tr ùng.........................................................................21

2.2.5.7 Phát hiện sữa đậu nành được pha thêm trong sữa bò tươi ......................21

2.2.5.8 Xác định sữa bị trung hòa ......................................................................22

2.2.6 Ứng dụng của sữa .....................................................................................22

2.2.6.1 Ứng dụng của sữa trong thực phẩm ........................................................22

2.2.6.2 Ứng dụng của sữa trong y học................................................................22

2.2.6.3 Ứng dụng của sữa trong mỹ phẩm..........................................................23

2.2.7 Một số lưu ý khi sử dụng sữa tươi.............................................................24

2.3 Giới thiệu về HMF trong sữa .......................................................................25

2.3.1 Các tác nhân ảnh hưởng đến lượng HMF trong sữa ..................................25

2.3.1.1 Đường và acid amin...............................................................................252.3.1.2 Nước......................................................................................................25

2.3.1.3 Nhiệt độ và pH.......................................................................................26

2.3.1.4 Thời gian bảo quản sữa ..........................................................................26

2.3.1.5 Chất k ìm hãm và chất tăng tốc độ phản ứng ...........................................26








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân v

2.3.2 Các phương pháp xác định HMF trong sữa ...............................................27

2.3.2.1 Xác định HMF bằng phương pháp quang phổ của WHITE (1979) .........27

2.3.2.2 Xác định HMF bằng phương pháp KEENEY và BASSETTE ................27

2.3.2.3 Xác định HMF bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) ..............28

2.4 Xác định hằng số tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa ..........................28

2.4.1 Hằng số tốc độ phản ứng...........................................................................28

2.4.2 Năng lượng hoạt hóa.................................................................................29

2.4.3 Động học của phản ứng ............................................................................30

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH

THÍ NGHIỆM .................................................................................................32

3.1 Phương tiện tiến hành thí nghiệm ................................................................32

3.1.1 Thời gian và địa điểm ...............................................................................32

3.1.2 Thiết bị - dụng cụ......................................................................................32

3.1.3 Hóa chất ...................................................................................................32

3.1.4 Nguyên liệu ..............................................................................................32

3.2 Bố trí thí nghiệm..........................................................................................32

3.2.1 Mục đích thí nghiệm .................................................................................33

3.2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm và cách tiến hành .................................................33

3.2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ..........................................................................33

3.2.2.2 Cách tiến hành ............................................. .......................................... 34

3.3 Các thông số cần xác định ...........................................................................37

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN .......................................................38

4.1 Thành phần dưỡng chất trong sữa bò tươi ....................................................38

4.1.1 Mẫu sữa ở trại chăn nuôi thực nghiệm trường Đại học Cần Thơ ...............394.1.2 Mẫu sữa hợp tác xã bò sữa Long Hòa .......................................................43

4.2 Sự biến đổi hàm lượng HMF trong sữa bò tươi............................................47

4.2.1 Mẫu sữa trại chăn nuôi thực nghiệm trường Đại học Cần Thơ ..................47

4.2.2 Mẫu sữa hợp tác xã bò sữa Long Hòa .......................................................51








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân vi

4.3 Hằng số tốc độ phản ứng (k) và năng lượng hoạt hóa (Ea)............................55

4.4 So sánh k ết quả ước đoán và k ết quả thực nghiệm .......................................57

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ......................................................64

5.1 K ết luận .......................................................................................................64

5.1.1 Hàm lượng HMF trong sữa bò tươi...........................................................64

5.1.2 Hằng số tốc độ phản ứng (k) và năng lượng hoạt hóa Ea ..........................65

5.2 Kiến nghị.....................................................................................................65

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................66

PHỤ LỤC...........................................................................................................x

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP SINH VIÊN ...............................xii








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân vii

DANH MỤC HÌNH

Hình Tên hình Trang

2.1 Công thức cấu tạo của hydroxymethylfurfural 3

2.2 Sơ đồ phản ứng Maillard gây ra sự biến đổi màu và mùi 4

2.3 Sơ đồ sự chuyển hóa của đường frutose thành HMF 9

2.4 Công thức cấu tạo lactose 14

2.5 Xác định quang phổ cực đại của HMF 27

2.6 Sự tạo phức giữa HMF và acid thiobarbituric 29

2.7 Giản đồ năng lượng hoạt hóa theo tiến tr ình phản ứng 30

2.8 Hình vẽ minh họa ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ phản ứng

31

3.1 Mẫu thí nghiệm sau khi đã lưu trữ theo thời gian và nhiệt độ cần

thiết

35

3.2 Mẫu thí nghiệm sau khi thêm 2 ml TCA 40% 35

3.3 Máy đo quang phổ UV - Vis 36

4.1 Hàm lượng chất béo có trong sữa bò tươi biến đổi trong quá tr ình

gia nhiệt 39

4.2 Hàm lượng đường có trong sữa bò tươi biến đổi trong quá tr ìnhgia nhiệt

41

4.3 Hàm lượng đạm có trong sữa bò tươi biến đổi trong quá tr ình gia

nhiệt 43

4.4 Hàm lượng chất béo có trong sữa bò tươi biến đổi trong quá tr ìnhgia nhiệt

43








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân viii

4.5 Hàm lượng đường có trong sữa bò tươi biến đổi trong quá tr ình

gia nhiệt

44

4.6 Hàm lượng đạm có trong sữa bò tươi biến đổi tr ong quá trình gia

nhiệt

45

4.7 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của hàm lượng HMF trong sữa theo

thời gian và nhiệt độ

47

4.8 Hàm lượng HMF thay đổi theo thời gian và nhiệt độ 48

4.9 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của hàm lượng HMF trong sữa theothời gian và nhiệt độ

51

4.10 Hàm lượng HMF thay đổi theo thời gian và nhiệt độ 52

4.11 Biểu đồ so sánh số liệu thực nghiệm và lý thuyết mẫu sữa trại

chăn nuôi thực nghiệm ở 65oC

58



59



59



60

4.15 Biểu đồ so sánh số liệu thực nghiệm và lý thuyết mẫu sữa Long

Hòa ở 65oC

61


Hòa ở 75oC

61


Hòa ở 85oC

62


Hòa ở 95oC

62








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân ix

DANH MỤC BẢNG

Bảng Tên bảng Trang

2.1 Thành phần sữa đầu và sữa thường 11

4.1 Hàm lượng chất béo (Fat) tính theo % trong sữa bò tươi 39

4.2 Hàm lượng chất đường (Lactose) tính theo % trong sữa bò tươi 40

4.3 Hàm lượng chất đạm (Protein) tính theo % trong sữa bò tươi 41

4.4 Hàm lượng chất béo (Fat) tính theo % trong sữa bò tươi 43

4.5 Hàm lượng chất đường (Lactose) tính theo % trong sữa bò tươi 44

4.6 Hàm lượng chất đạm (Protein) tính theo % trong sữa bò tươi 45

4.7 Hàm lượng HMF (µmol/lit) biến đổi theo thời gian và nhiệt độ 47

4.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian gia nhiệt đến hàm lượng

HMF có trong sữa (mg HMF/kg sữa tươi)

48

4.9 Hàm lượng HMF (µmol/lit) biến đổi theo thời gian và nhiệt độ 51

4.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian gia nhiệt đến hàm lượngHMF có trong sữa (mg HMF/kg sữa tươi)

52

4.11 Các thông số động học được tính dựa vào phương tr ình bậc nhấtcủa sự biến đổi hàm lượng HMF trong sữa bò tươi

55

4.12 So sánh k ết quả thực nghiệm (C tn) và lý thuyết (C lt) của mẫusữa trại chăn nuôi thực nghiệm

58

4.13 So sánh k ết quả thực nghiệm (C tn) và lý thuyết (C lt) của mẫusữa Long Hòa

60








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân 1

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Từ lâu sữa bò tươi đã được biết đến như một loại thực phẩm giàu chất dinh

dưỡng và cần thiết cho sự phát triển tối ưu của cơ thể con người. Trong sữa b ò tươicó chứa rất nhiều dưỡng chất như đạm, đường, béo cung cấp năng lượng, các

vitamin và khoáng chất cho chúng ta. Vì vậy sữa bò tươi là một thực phẩm thiết yếutrong đờ i sống hàng ngày của con người. Ngoài ra, hiện nay sữa bò tươi còn được

ứng dụng trong các lĩnh vực như mỹ phẫm và dược phẩm.

Chính vì sự cần thiết và tầm quan trọng của sữa bò tươi mà các nhà khoa học

trên thế giới đã nghiên cứu rất nhiều về sữa bò tươi và đưa ra những tiêu chuẩn cầnthiết về hàm lượng các dưỡng chất cần thiết cho cơ thể con người. Bên cạnh các tiêu

chuẩn về hàm lượng chất béo, đường, đạm, các yếu tố vi sinh trong sữa bò

tươi…các nhà khoa học đang trên đường nghiên cứu để xây dựng một tiêu chuẩncho một hợp chất được sinh ra tự nhiên trong sữa bò tươi, đó là

hydroxymethylfurfural (thường được viết tắt là HMF).

Hydroxymethylfurfural (HMF) được sinh ra một cách tự nhiên trong sữa bòtươi nhờ hai tác chất là protein sữa (đạm sữa) và đường trong sữa theo cơ chế của

phản ứng Maillard. Chất này hầu như không có tác động xấu đến cơ thể con người.Đến nay vẫn chưa có ghi nhận nào về ảnh hưởng tiêu cực của HMF trong sữa bò

tươi đến cơ thể con người. HMF được sinh ra ngay ở nhiệt độ thường nhưng với tốcđộ rất chậm. Tuy nhiên, khi được gia nhiệt trong các quá tr ình thanh trùng, tiệt

trùng sữa hoặc thời gian bảo quản lâu thì lượng HMF trong sữa bò tươi sẽ được sinhra đáng kể. HMF sinh ra có thể làm thay đổi màu và mùi của sữa bò tươi. Nó có thể

làm sữa có màu sẫm hơn và mùi thơm sữa cũng sẽ nhiều hơn.

Việc nghiên cứu về HMF trong sữa bò tươi đã được thực hiện ở khá nhiềuquốc gia. Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam vẫn chưa có cơ sở nghiên cứu, phân tích

về hàm lượng HMF trong sữa bò tươi. Vì vậy, trong bài này chúng tôi tiến hànhkhảo sát hàm lượng HMF trong sữa bò tươi với hai nhân tố ảnh hưởng đến sự hình

thành HMF trong sữa bò tươi là thời gian và nhiệt độ gia nhiệt. Như đã nói trên,

lượng HMF trong sữa bò tươi là một yếu tố tạo nên mùi thơm hấp dẫn của sữa. Do

đó, đây cũng là một lý do mà chúng tôi quyết định tiến hành khảo sát sự thay đổicủa hàm lượng HMF trong sữa bò tươi và đưa ra lời khuyên về mức nhiệt độ và thời









gian gia nhiệt để đạt được lượng HMF thích hợp, giúp sữa có mùi thơm hấp dẫn m à

không tạo ra mùi quá gắt gây khó chịu cho người tiêu dùng và gây lãng phí về thờigian và lượng nhiệt cần cung cấp.

1.2 Mục tiêu thí nghiệm Khảo sát sự thay đổi của tỷ lệ các dưỡng chất trong sữa bò tươi theo thời gian

và nhiệt độ trong quá tr ình gia nhiệt.

Khảo sát sự thay đổi của hàm lượng HMF theo thời gian và nhiệt độ trong quátrình gia nhiệt sữa bò tươi.

Xác định hằng số tốc độ phản ứng (hệ số góc của phương tr ình động học) của

phản ứng sinh ra HMF trong quá tr ình gia nhiệt sữa bò tươi.

Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng tạo thành HMF trong sữa bò tươi

trong quá trình gia nhiệt.









CHƯƠNG 2

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Hydroxymethylfurfural (HMF)

Hydroxymethylfurfural hay 5 – (hydroxymethyl) – 2 – furfural (C6H6O3) là

sản phẩm của sự khử nước của đường. Nó có khối lượng phân tử là 123,11 g/mol,

khối lượng riêng 1.29 g/cm3 ở điều kiện 25oC và 100 kPa. Nhiệt độ nóng chảy củaHMF vào khoảng 30 – 34oC và nhiệt độ sôi 114 – 116oC. HMF có màu vàng khi ở

thể rắn và hòa tan tốt trong nước. Phân tử của nó gồm một vòng furan, có chứa hainhóm chức là rượu và aldehyde. HMF có thể được tạo ra trong quá tr ình đun nóng

sữa, các loại nước hoa quả, mật ong… Nó có nguồn gốc từ cellulose m à không cần

có quá trình lên men cellulose thành đường.

Hình 2.1: Công thức cấu tạo của hydroxymethylfurfural

(Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroxymethylfurfural)

2.1.1 Lịch sử phát triển

Năm 1912, nhà hóa học người Pháp Louis Maillard đã phát hiện phản ứng

giữa glucose và acid amin gây ra sự biến đổi màu của nước hoa quả, mật ong, ngũcốc… mà không cần có sự hiện diện của các enzym tạo màu. Phản ứng này được

gọi là phản ứng Maillard và được biểu diễn theo sơ đồ hình 2.2









Hình 2.2: Sơ đồ phản ứng Maillard gây ra sự biến đổi màu và mùi

Bước đầu tiên trong phản ứng Maillard là sự kết hợp giữa đường glucose và

acid amin tạo thành phức đường amin. Phản ứng này có thể xảy ra ngay trong điều

kiện lạnh và sau một vài giờ thì đạt trạng thái cân bằng. Nhưng ở nhiệt độ cao thì

phức đường amin bị đồng phân hóa (hay còn gọi là chuyển vị Amadori) và k ết quả

là giữa nguyên tử cacbon thứ nhất và thứ hai phát sinh ra nối kép và tạo thành 1 –

amino – 1 – deoxy – frutose. Sản phẩm của sự chuyển vị Amadori sẽ tiếp tục bị khử

nước theo hai hướng khác nhau tạo thành những sản phẩm phân ly khác nhau phụ

thuộc vào điều kiện môi trường và nhiệt độ. Hướng thứ nhất: Sự khử nước của 1 – amino – 1 – deoxy – frutose tạo thành

dạng base schiff của hydroxymethylfurfural. Sau đó, dạng base schiff của HMF sẽtiếp tục bị phân hủy tạo thành HMF và các acid amin tự do.

Hướng thứ hai: Sự khử nước của 1 – amino – 1 – deoxy – frutose tạo thành

các reductone mạch hở.

- H2O

HMF + RNH2

1-AMINO-1-DEOXY-FRUCTOSE(1,2 – ENOL FORM)

CHUYỂN VỊAMADORI

D ẠNG BASE SCHIFFCỦA HMF

GLUCOSE RNH2 +

- 3 H2O

GÂY RA SỰ BIẾN ĐỔI MÀU VÀMÙI

C

C

NH R

H

O HC HH O

C O HH

C O HH

C O HH

H

SỰ TẠO TH NHREDUCTONES

C H C H

C CHO H 2C C H N R

O

C H C H

C CH O H 2C C H O

O

- H2O

GLUCOSYLAMINE









K ết quả của sự tạo thành các reductone mạch hở và hydroxymethylfurfural là

nguyên nhân gây ra sự biến đổi về màu và mùi vị trong những sản phẩm có chứađường và acid amin như trong sữa, mật ong, nước trái cây…

Phản ứng Maillard Phản ứng Maillard hay còn gọi là phản ứng ozamin, cacbonylamin, aminoza,

malanoidin, là phản ứng khá phổ biến và có vai trò quan tr ọng trong sản xuất thực phẩm. Chất tham gia phản ứng là protein hoặc các sản phẩm phân giải của chúng và

gluxit qua nhiều giai đoạn trung gian phức tạp cuối cùng tạo thành các melanoidin.

Điều kiện để phản ứng có thể xảy ra là chất tham gia phản ứng phải có nhómcacbonyl ( – C = O). Khác với phản ứng caramen hóa, phản ứng ozamin đòi hỏi

năng lượng hoạt hóa bé hơn, nhưng để tiến hành phản ứng bắt buộc trong môi

trường phản ứng phải có nhóm amin hoặc nhóm amoniac.

Dựa vào màu sắc các sản phẩm có thể chia thành ba giai đoạn kế tiếp nhau:

Sản phẩm của giai đoạn đầu không màu và không hấp thụ ánh sáng cựctím.

Sản phẩm của giai đoạn thứ hai không màu hoặc có màu vàng nhưng hấp

thụ mạnh ánh sáng cực tím.

Sản phẩm của giai đoạn cuối có màu đậm.

Thực tế trong hỗn hợp phản ứng có chứa đồng thời tất cả các sản phẩm, nhưng

tỷ lượng của sản phẩm này hay sản phẩm khác chiếm ưư thế là phụ thuộc mức độtiến hành phản ứng.

Các giai đoạn của phản ứng tạo melanoidin

a) Giai đoạn đầu :

Giai đoạn đầu của phản ứng melanoidin là sự ngưng tụ đường với acid amintạo thành bazơ schiff (hợp chất hữu cơ có nhóm –HC=N) hoặc glucozit.









glucoza base schiff N - glucozit

Khi ở nhiệt độ cao thì phức đường amin bị đồng phân hóa hay còn gọi là

chuyển vị nội phân Amadori. K ết quả là giữa nguyên tử cacbon thứ nhất và thứ hai

phát sinh ra nối kép và tạo thành 1 – amin – 1 – dezoxy – 2 – xetoaza:

b) Giai đoạn trung gian

Phụ thuộc vào điều kiện môi trường giai đoạn trung gian có thể tiến hành theo

các con đường sau:

Tạo thành furfural và hoặc hydroxymetylfurfural: Nếu cấu tử đầu tiên của sựhình thành melanoidin là glucoza thì sản phẩm chuyển vị Amadori khi đun nóng sẽ

chuyển sang dạng furan và sau đó thành base schiff của hydroxymethylfurfural.

C

C

C

C

C

CH2OH

O

H

H

H

H

H OH

OH

OH

OH

NH2 R

- H2O

+ H2O+

N R

C

C

C

C

C

CH2OH

OH

OH

OH

OH

H

H

H

H

H C

C

C

C

C

CH2OH

OH

OH

OHH

H

H

H

NH R

H

O

C

C

R'

H H N

H

R''

H

COOH

O

H

R' C CH2 NH CH R''

COOHO

R' C CH

OH

NH CH R''

COOH

phöùc ñöôøng amin

1 - amin - 1 - dexoxy - 2 - xetoza

daïn enol cuûa 1 - amin - 1 - dezox - 2 - xetoza









Tạo thành reducton mạch hở: Các aminodezoxytoza được tạo thành khi

chuyển vị Amadori có thể bị khử đi hai phân tử H 2O để tạo thành các reducton có

sáu cacbon. Reducton là những hợp chất hữu cơ có tính khử mạnh do có nhóm

endiol. Thông thường, nhóm endiol của reducton được liên k ết với gốc aldehyde

hoặc acid. Do đó những hợp chất này r ất nhạy với phản ứng oxy hóa khử. Không phải chỉ riêng reducton mà cả các dạng dehydro của nó cũng góp phần tạo nên màunâu.

Phân hủy đường để tạo thành aldehyde, aceton, diacetyl. Một số chất tạo thành

khi phân hủy đường có mùi và vị dễ chị do đó quyết định chất lượng sản phẩm.

Phân hủy các hợp chất amin: Sản phẩm chuyển vị Amadori có thể kết hợp vớiacid amin tạo ra CO2 và H2O. Base schiff tạo thành bị thủy phân thành aldehyde và

amin. Chính hợp chất amin này sẽ cho các sản phẩm nitơ và có màu vàng nâu sau

này.c) Giai đoạn cuối

Giai đọan cuối cùng này bao gồm rất nhiều phản ứng phức tạp, chủ yếu là hai

phản ứng sau:

- Phản ứng ngưng tụ andol tạo thành polyme màu nâu không chứa nitơ.

- Phản ứng trùng hợp aldehydeamin tạo thành các hợp chất nitơ dị vòng.

Giai đoạn cuối cùng của phản ứng melanoidin sẽ tạo nên các polyme không no

hòa tan được trong nước, sau đó là các polyme không no và không hòa tan được

trong nước, nhưng đều có màu đậm và gọi chung là melanoidin. Khi nhiệt độ caothì quá trình xảy ra mãnh liệt hơn nhưng melanoidin tạo thành có hương thơm kém

hơn và ít hòa tan trong nước hơn.

(Lê Ngọc Tú và cộng sự, 2004)

2.1.2 Vai trò của HMF trong một số lĩnh vực của đời sống

2.1.2.1 Trong công nghệ hóa học

HMF có thể được chuyển đổi sang 2,5 – dimethylfuran (DMF), là một nhiênliệu sinh học có khả năng vượt trội ethanol. Mới đây, các kỹ sư nhiên liệu sinh học

ở trường Đại học Wisconsin, Mỹ, tuyên bố họ đã tìm ra một giải pháp với một loạiđường đơn giản gọi là fructose có thể chuyển thành nhiên liệu có nhiều tính ưu việt

vượt trội ethanol.









Quy trình của họ sản xuất ra 2,5 demethylfuran, hay DMF có chứa năng lượng

nhiều hơn 40% so với ethanol. Bên cạnh đó nó không hoà tan trong nước, ít bay hơihơn và dễ lưu trữ. Trong quá tr ình này các enzyme sắp xếp lại các carbonhydrate

thực vật thành đường oxy hoá cao, tức là fructose. Bước tiếp theo là chuyển fructose

thành chất hoá học trung gian, hydroxymethylfurfural, bằng cách sử dụng acid xúctác và một chất hoà tan ở điểm sôi thấp. Bước này sẽ tách 3 nguyên tử oxy.

Ở bước cuối cùng, HMF được chuyển thành DMF bằng cách để nó trong chấtxúc tác ruteni đồng, tiếp tục tách ra hai nguyên tử ôxi nữa và chuyển khí thành chất

lỏng ở nhiệt độ thấp để thuận tiện sử dụng như một nhiên liệu thông dụng cho các phương tiện giao thông. Theo các nhà khoa học, fructose có thể chiết xuất trực tiếp

từ hoa quả hoặc chế biến từ đường glucose.

(Nguồn: http://nlsh.khcn-moit.gov.vn...)

Ngoài ra, khi oxy hóa HMF cho ra 2,5 – furandicarboxylic acid có thể thay thếterephthalic acid trong sản xuất các polyester.

2.1.2.2 Trong công nghệ thực phẩm

HMF thực tế không có trong sản phẩm tươi sống nhưng nó được tạo ra mộtcách tự nhiên trong quá trình lưu giữ và chế biến có gia nhiệt các thực phẩm có

đường. HMF được sinh ra trong phản ứng Maillard cũng như trong quá tr ình

caramen hóa. Môi trường acid là môi trường thuận lợi cho việc sinh ra HMF.

Trong các thực phẩm như mứt, rượu, bánh quy…thì hàm lượng HMF có thể

được sử dụng như một chỉ báo quá nhiệt trong quá tr ình gia nhiệt. Sự có mặt củaHMF trong các sản phẩm làm biến đổi màu, làm giảm giá trị của một số sản phẩm.

Do đó, trong quá tr ình xử lý các sản phẩm tr ên ta cần chú ý đến hàm lượng HMF đểđảm bảo chất lượng sản phẩm.


Trong các ngành công nghiệp sản xuất rượu, bia, cô đặc đường hay các sản

phẩm rau quả đóng hộp, người ta luôn cố gắng hạn chế sự phản ứng tạo th ành HMF

vì quá trình này gây tổn thất tinh bột và đường. Đồng thời, HMF sinh ra sẽ làm thực

phẩm bị sẫm màu và mất đi mùi hương tự nhiên của chúng. Tuy nhiên, không phải lúc nào sự có mặt của HMF cũng làm giảm giá trị thực

phẩm tr ên thị trường. Đối với một số thực phẩm như bánh mì hoặc bia đen thì người

ta lại tạo điều kiện để phản ứng Maillard được sinh ra tối đa vì màu sắc của vỏ bánhmì cũng như màu sẫm của malt bia đen hầu như đều do hàm lượng HMF quyết

định.









2.1.2.3 Trong y học

Hydroxymethylfurfural được tìm thấy là có thể gắn kết với hemoglobin trong

tế bào hồng cầu hình liềm. Nghiên cứu sơ bộ bằng cách sử dụng chuột được biến

đổi gen có tế bào hồng cầu hình liềm đã cho thấy uống HMF ức chế sự hình thànhcác tế bào hồng cầu hình liềm trong máu.


2.1.3 Các phương pháp sản xuất hydroxymethylfurfural

Cùng với việc sản xuất furan, HMF cũng có thể được sản xuất bằng sự khửnước của đường frutose. Trong phương pháp này, frutose được loại nước bằng acid

hydrochloric và HMF được trích ly liên tục bằng methyl isobutyl ketone ở 180oC.

Hiệu suất chuyển hóa là 77%.

Hình 2.3: Sơ đồ sự chuyển hóa của đường frutose thành HMF

1: Frutopyranose; 2:Frutofuranose; 3,4: sản phẩm trung gian của phản ứng khử

nước; 5:HMF

Chromous clorua xúc tác chuyển đổi trực tiếp cả fructose (hiệu suất đạt tr ên

90%) và glucose (hiệu suất đạt tr ên 70%) thành HMF. Cellulose được chuyển đổi









tr ực tiếp thành HMF (hiệu suất 50%, độ tinh khiết 96%). Crom clorua xúc tác

chuyển đổi glucose thành frutose.


Tháng 4/2009, các nhà khoa học ở phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc TháiBình Dương (Mỹ) đã tiến hành nghiên cứu và biến đổi trực tiếp các cellulose thành

HMF với hiệu suất chuyển hóa 57 – 90% và đạt độ tinh khiết là 96%.

(Nguồn: http://vst.vista.gov.vn/home/database...)









2.2 Sữa bò

2.2.1 Định nghĩa

Sữa bò tươi là sữa được vắt từ bò và là nguồn dinh dưỡng tự nhiên hữu ích. Nó

vốn giàu dinh dưỡng, cung cấp các chất đạm, vitamin, khoáng chất cần thiết chonhu cầu dinh dưỡng hằng ngày.

(Nguồn: http://dantri.com.vn/c7/s7-150387/phan-biet-khai-niem-cac-loai-sua-nuoc.htm)

2.2.2 Các chất có trong sữa bò

Trong sữa bò có nước, các chất hữu cơ (casein, albumin, globulin, lactose,

lipit, vintamin, hoocmôn, các chất hoạt tính sinh học. . . ) và các chất khoáng đa-vilượng, tính ra có đến tr ên 100 loại các chất dinh dưỡng khác nhau. Sữa bò trong 5-7

ngày đầu của chu kỳ tiết sữa gọi là sữa đầu, những ngày tiếp theo gọi là sữa thường.Thành phần sữa đầu và sữa thường có nhiều điểm khác nhau.

Bảng 2.1: Thành phần sữa đầu và sữa thường

Thành phần Sữa đầu Sữa thường Mỡ (%) 3,6 3,5Chất khô tách mỡ (%) 18,5 8,6Lactose (%) 3,1 4,6Khoáng (%) 0,97 0,75Vitamin A (ppm trong mỡ) 42-48 8,0Choline (ppm) 370-690 130Protein (%) 14,3 3,0Casein (%) 5,2 2,6Albumin (%) 1,5 0,47lmmunoglobulin (%) 5,5-6,8 0,09(Nguồn: http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/ky-thuat-chan-nuoi-bo-sua-thanh-phan-va-cac-yeu-to-anh-huong-den-san-luong-sua.492378.html)

2.2.2.1 Nước

Nước giữ vai tr ò quan tr ọng, là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ; làmôi trường cho các phản ứng sinh hóa, trong đó có phản ứng lên men.

2.2.2.2 H ợp chất chứa nitơ trong sữa

Trong sữa các chất chứa nitơ trung bình chiếm 3,4%, trong đó có 3,3% là protein, 0,1% là chất phi protein.









H+

Chymozin

Protein sữa (đạm trong sữa): Protein sữa có thể thu được nhờ các phương pháp

sa lắng, kết tủa bằng cồn hay đun nóng, điện di hay sắc ký. Bằng các phương pháptrên người ta xác định được một số loại protein sau: Casein: 2 – 4,5%, α-

lactoalbumin: 0,5 – 1%, β-lactoglobulin: 0,1%.

Casein trong sữa thuộc nhóm photpho protein, gồm có 3 dạng là α, β và γ. Các

dạng tr ên chỉ khác nhau về hàm lượng photpho (α: 1%P, β: 0,6 – 0,7%P, γ: 0,05 –

0,1%P). Trong đó, hai dạng α và β chiếm tỷ lệ lớn (85%), còn dạng γ chỉ chiếm15%.

(Tr ần Như Khuyên, Nguyễn Thanh Hải, 2007)

Casein có thể keo hóa và tính chất này đã được ứng dụng trong công nghiệp

chế biến sữa. Bình thường, casein ở dạng phức chất casein-canxi-photphat. Chấtnày bền vững bởi 2 lớp màng bảo vệ (lớp điện tích trái dấu và lớp nước liên k ết).

Nếu có tác dụng của môi trường bên ngoài phá vỡ màng liên k ết, các phức chất liên

k ết lại với nhau tạo thành k ết tủa (keo hóa). Có thể keo hóa bằng acid lactic hoặc

men chymozin, theo phản ứng sau:

Casein-canxi-photphat Casein trung hòa về điện K ết tủa

Casein-canxi-photphat Paracasein + Ca++ K ết tủa

Sữa đã tách casein biến thành trong, nước còn lại chứa các protein hòa tan như

α-lactoalbumin, β-lactoglobulin và globulin kháng thể. Albumin không có photpho,

chiếm tỷ lệ khá nhỏ trong sữa (0,4 – 0,6%). Albumin của sữa dễ tiêu hóa hơn 2 lần

so với albumin trong trứng. Albumin rất dễ bị kết tủa khi gặp nhiệt độ cao (60oC bắt

đầu kết tủa, 80 – 100oC thì k ết tủa hoàn toàn) do đó cần phải chú ý khi cô đặc, thanh

trùng.

Globulin chiếm khoảng 0,2% trong sữa thường và từ 8 – 15% trong sữa non.

Globulin có tính kháng trùng cao nên thích hợp dùng để nuôi dưỡng trẻ sơ sinh.

Ngoài ra còn có các chất chứa nitơ phi protein gồm các acid amin tự do, uric,

creatin,… trong đó acid amin có ý nghĩa hơn cả.









2.2.2.3 Lipid

Lipid sữa (còn được gọi là béo sữa, mỡ sữa) được cấu tạo từ các thành phần:

glyxerit, photphatit, glycolypid và steroit. Lipid có độ sinh năng lượng cao nhất vềmặt dinh dưỡng (1g mỡ cho 9,3 kcal).

Glyxerit (triglyxerit): Được tạo thành từ glyxerin và acid béo. Các acid béo có

mạch cacbon đa dạng, từ C4 – C24, gồm các acid béo no và không no có nối đôi.

Photphatic (glyxerin + acid béo + P + gốc base) và glycolipid (glyxerin + acid

béo + gốc đường): Hai thành phần này tham gia vào cấu tạo vỏ hạt mỡ (photphaticchiếm 60% vỏ hạt mỡ). Sữa đầu thường chứa photphatic nhiều gấp 3 – 4 lần sữa

thường).

Steroit: Gồm hai thành phần chính là sterol và sterit. Sterol có cholesterol(dưới tác dụng của tia cực tím biến thành vitamin D3) và ergosterol (dưới tác dụng

của tia cực tím biến thành vitamin D2). Sterit là este của acid béo.

2.2.2.4 Đường (glucid)

Monosacarit: Gồm glucose, galactose ở dạng tự do. Ngoài ra còn ở dạng liên

k ết với protein, acid amin, acid photphoric.

Disacarit: Chủ yếu là lactose được cấu tạo từ D-glucose và D-galactose.Lactose ở dạng tự do là chính, ngoài ra còn một phần rất nhỏ ở dạng liên k ết với các

protein. Lactose tồn tại ở 4 dạng chính: (α và β hydrat; α và β hydrit. Bình thường αvà β hydrat luôn cân bằng, nếu có tác động nào đó phá vỡ sự cân bằng này thì có sự

dịch chuyển giữa chúng (β chuyển thành α). Ứng dụng tính chất này để chế biến sữađặc có đường sao cho có tinh thể kết tinh nhỏ nhất.

(Lê Văn Liễn và cộng sự, 1997)

Lactose còn được gọi là β – D – galactopiranozit (1 4) D – glucopiranoza.Ở nhiệt độ thường lactose hòa tan trong nước ít hơn saccarose mười lần nhưng ở100oC thì độ hòa tan của nó xấp xỉ saccarose. Lactose kết tinh chậm, tinh thể cứng

và có nhiều dạng tinh thể. Vitamin B2 có thể ức chế sự kết tinh của lactose. Độ ngọtcủa lactose chỉ bằng 1/6 saccarose.









Hình 2.4: Công thức cấu tạo lactose

Lactose khó bị thủy phân bởi acid hơn saccarose. Để thủy phân phải đun sôivới acid và không xảy ra sự nghịch đảo.

Enzym β – galactosidaza (lactaza) do phần ruột chay của trẻ em tiết ra thủy phân dễ dàng lactose. Đáng chú ý là enzym này bị mất đi nhanh hay chậm tùy thuộcvào sắc tộc. Ở trẻ em da màu, enzym mất đi nhanh hơn có khi đến hơn 3 tuổi. Ở trẻem da tr ắng thì chậm hơn.

Ngoài ra trong sữa còn có các glucid phức tạp khác (oligosacarit).

(Nguồn: Lê Ngọc Tú, 2004)

2.2.2.5 Khoáng

Hàm lượng khoáng trong sữa được đặc trưng bởi hàm lượng khoáng còn lạisau khi loại nước và các chất hữu cơ. Trong sữa có khoảng 40 loại khoáng, quan

tr ọng nhất là Na, Ca, Mg, K, P, Cl,… Tỷ lệ Ca/P = 1/31 rất phù hợp với đặc điểmtiêu hóa, hấp thu của gia súc non. Các khoáng vi lượng đóng một vai tr ò quang

tr ọng trong việc hình thành sữa và làm tăng giá trị dinh dưỡng của sữa. Khoáng tồntại chủ yếu ở dạng muối và liên k ết casein hoặc protein khác.

2.2.2.6 Các emzym trong sữa

Sữa chứa hầu hết các men có trong tự nhiên. Các men này vào sữa theo tuyếnsữa và từ vi sinh vật trong không khí hay dụng cụ chứa sữa. Đa số các men bị mất

hoạt tính ngay cả khi thanh trùng ở nhiệt độ thấp (60 – 65oC). Sự có mặt một sốmen trong sữa được dùng làm chỉ tiêu trong kiểm tra chất lượng sữa.

41

OH

CH2OH

O

OH

OH

H

H

H

H

H1

H

CH2OH

O

OH

OH

H

H

OH

H

H

O









2.2.2.7 Các vitamin

Sữa chứa hầu hết các vitamin trong tự nhiên. Các vitamin A, D do thức ăn

cung cấp. Các vitamin nhóm B phần lớn được tổng hợp trong dạ cỏ nhờ vi sinh vật

dạ cỏ và sau đó đi vào tuyến sữa. Trong quá tr ình thanh trùng, chế biến, nhiềuvitamin bị mất hoặc biến chất trong khi một số khác lại được tổng hợp. Ví dụ thanh

trùng làm hao hụt 20% vitamin A; vitamin C, B12 đều giảm trong khi acid pholic,

cholin lại tăng trong quá tr ình làm sữa chua.

2.2.2.8 Các chất kháng sinh

Các chất kháng sinh có trong sữa do:

- Dùng kháng sinh để điều trị bệnh cho gia súc.

- Cho kháng sinh vào với mục đích bảo quản.

- Do các tuyến vi sinh vật trong sữa tiết ra.

- Do tuyến sữa tổng hợp nên (kháng thể do các hạch lâm ba của tuyến sữatạo ra).

Nói chung sự có mặt của kháng sinh trong sữa là không có lợi vì nó làm ảnh

hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. Một số vi khuẩn lactic có khả năng tổng hợpcác chất kháng sinh cho nên các sản phẩm sữa chua đều có tác dụng chữa bệnh rất

tốt.

2.2.2.9 Các chất sắc tố Sữa có màu ngà vàng do (do nhóm caroten). Hàm lượng caroten phụ thuộc

vào thức ăn của gia súc, giống, thời vụ,… Nước sữa trong có màu vàng xanh là do

có chứa lacto flavin (vitamin B2), ngoài ra trong sữa còn có chất chlorofit (diệp lục)

có màu xanh lá cây.

2.2.2.10 Các chất khí

Chất khí chủ yếu trong sữa: CO2, O2, N2. Khí được hòa tan trong sữa. Trongquá trình chế biến, chất khí thay đổi hàm lượng. Chất khí giảm đi khi đun nóng,

tăng khi có sự phát triển của vi sinh vật. Oxy có tác hại là gây ra phản ứng oxy hóalàm ôi, hỏng sữa.










2.2.3 Các nguyên nhân ảnh hưởng thành phần sữa

Chế độ dinh dưỡng trong thức ăn cho bò: Nguồn dinh dưỡng cung cấp từ thứcăn hàng ngày cho bò đóng vai tr ò quan tr ọng đối với bò sữa. Để có thể sản xuất ranhiều sữa có chất lượng cao, bò cần ăn nhiều loại thức ăn có chất lượng cao và tỷ lệ

thức ăn thô / tinh bảo đảm đúng khẩu phần. Các giai đoạn trong chu kỳ tiết sữa: Khi bò mới đẻ sữa có chất lượng cao nhất,

sau đó chất lượng sữa giảm dần.

Chu k ỳ tiết sữa: Sau khi đẻ tuyến sữa bắt đầu tiết và liên tục cho đến khi cạn

sữa.Giai đoạn tiết như vậy gọi là chu k ỳ tiết sữa. Tiếp sau đó tuyến sữa ngưng hoạtđộng một thời gian ngắn để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo. Thời gian ngừng tiết sữa

gọi là thời gian cạn sữa. Những bò nuôi dưỡng tốt trong thời gian vắt sữa thì chu k ỳtiết sữa đến 300 ngày hoặc hơn và giai đoạn cạn sữa là 45 – 60 ngày.

Sau khi đẻ lượng sữa sẽ tăng lên đạt đỉnh cao nhất ở tháng thứ 2 hoặc thứ 3,

sau đó giảm xuống. Đối với bò cái có sức sản xuất cao, hệ số hụt sữa khoảng 5 –

6%/tháng.

Bò bình thường cho năng suất sữa lớn nhất vào chu k ỳ tiết sữa thứ 3. Bò đẻ

lứa thứ nhất chỉ cho năng suất sữa bằng khoảng 75% năng suất sữa của bò tr ưởngthành. Lứa thứ 2 năng suất sữa khoảng 85% năng suất sữa của chu kỳ thứ 3.

Bệnh tật: Bệnh tật ảnh hưởng đến sản lượng sữa, mỡ sữa, protein sữa. Bò cái

có thể mắc các loại bệnh khác nhau trong thời gian tiết sữa. Bệnh v iêm vú bò

thường rất phổ biến trên đàn bò sữa, sữa được vắt ra từ bó có bệnh viêm vú thường

bị loại. Người ta cho rằng riêng bệnh viêm vú đã làm thiệt hại 3,5% sản lượng sữacả đàn, cộng thêm những thiệt hại do những trường hợp viêm vú lâm sàng đã làm

cho sữa xấu không dùng được, làm thiệt hại đến 5% sản lượng sữa.

Tuổi có thai lần đầu: Sự còi cọc về thể vóc thường k èm theo chậm thành thụcvề tính, bầu vú phát triển kém năng suất sữa thấp. Nuôi dưỡng tốt bê cái hậu bị để

đạt tiêu chuẩn phối lần đầu vào 16-18 tháng tuổi sẽ có lợi cho chức năng sản xuấtsữa của bầu vú bò cái.

Tuổi bò cái: Bò cái có thế sinh đẻ 8-10 lứa/đời, nhưng sản lượng sữa/chu kỳ

bắt đầu giảm sút vào khoảng 7-9 năm tuổi. Do vậy nên mạnh dạn loại thải khoảng20-25% đàn bò cái san xuất sữa hàng năm, nhằm duy tr ì tiềm năng sản xuất sữa cao

trong đàn.

Giống: Các giống bò khác nhau thì sản lượng và thành phần sữa cũng khácnhau.









Điều kiện khí hậu: Các điều kiện khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm cao ảnh hưởngđến việc thu nhận thức ăn. Lượng thức ăn thay đổi ảnh hưởng đến lượng sữa, chấtlượng sữa. Nhiệt độ tr ên 30oC sẽ làm giảm sản lượng sữa.

(Trương Thị Bích Liên, 2010)

( http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/ky-thuat-chan-nuoi-bo-sua-thanh-phan-va-cac-yeu-to-anh-huong-den-san-luong-sua.492378.html)

2.2.4 Bảo quản và chế biến sữa tươi

2.2.4.1 Bảo quản sữa tươi

Sữa mới vắt ra ở nhiệt độ 35-37oC và dù có thuân thủ chặt chẽ điều kiện vệsinh vắt sữa đến đâu thì trong sữa vẫn luôn luôn có một lượng vi khuẩn nhất định.

Các vi khuẩn này phát triển và nhân lên nhanh chóng, làm cho sữa bị chua, bị hỏng

và không còn sử dụng được nữa. Chính vì vậy, trong vòng một giờ sau khi vắt, sữa phải được chế biến hoặc phải được đổ vào tăng bảo quản lạnh. Bảo quản lạnh l à

biện pháp hiệu quả k ìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật. Bằng cách hạ nhiệt độ

của sữa xuống 2-5oC, chúng ta có thể giữ sữa tươi được 1-2 ngày.

Ở các nước công nghiệp phát triển, tất cả các trang trại chăn nuôi bò sữa đềucó các thiết bị hiện đại để bảo quản sữa. Sữa vắt ra được chuyển thẳng theo đường

ống vào tăng lạnh. Sau đó, bằng các xe chuyên dụng, sữa được chuyển đến các nhà

máy.

Ở Việt Nam, để kéo dài thời gian an toàn của sữa, trong khi phải chờ đợi

chuyển đi tiêu thụ, có thể áp dụng biện pháp bảo quản lạnh đơn giản là ngâm cả bình sữa (đã đậy nắp cần thận) vào một bể hoặc một thùng nước đá. Trong trường

hợp không có nước đá, có thể dùng nước lạnh thông thường.

Bảo quản bằng phức chất LPS: Phức chất Lactoperoxydaza (LPS) là phươngtiện bảo vệ tự nhiên có sẵn trong sữa. Nó bao gồm một enzym (Lactoperoxydaza),

liên k ết với một anion và một lượng nhỏ Peroxyde. Phức chất này oxy hoá các cơchất đặc trưng trên màng tế bào, dẫn đến rối loạn quá tr ình trao đổi chất và k ết quả

là vi khuẩn có thể bị chết.

Thông thường, phức chất này có tác dụng diệt các vi khuẩn Gram - và tácđộng k ìm 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 r ất 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 30oC).

Liên đoàn sữa Quốc tế (IDF) đã tiến hành khảo nghiệm và giám định biện

pháp bảo quản sữa bằng phức chất IPS. Theo IDF thì biện pháp này có hiệu quả, dễthực hiện và phù hợp với điều kiện của các nước đang phát triển. Từ tháng 7/1991 phương pháp bảo quản này cũng đã được Uỷ ban tiêu chuẩn thực phẩm của

FAO/WHO chấp nhận. Hiện nay FAO đang đề ra những biện pháp ứng dụng rộngrãi công nghệ này để thúc đẩy sản xuất sữa ở các nước đang phát triển.

(Nguồn: http://agriviet.com/nd/200-cach-bao-quan-sua-bo/)

2.2.4.2 M ột số phương pháp chế biến sữa tươi

a) Thanh trùng PasteurThanh trùng Pasteur là phương pháp xử lý nhiệt ở mức độ vừa phải, thông

thường được tiến hành dưới 100oC. Phương pháp này được sử dụng để kéo dài thời

gian bảo quản của thực phẩm trong vài ngày, ví dụ đối với sữa hoặc trong vài tháng

với các loại thực phẩm khác. Nó bảo vệ thực phẩm bằng cách vô hoạt các enzym v à

tiêu diệt vi sinh vật mẫn cảm với nhiệt độ vừa phải có trong thực phẩm (nấm men,mốc, vi sinh vật không có nha bào…). Tuy vậy, phương pháp này gây nên một số

thay đổi nhỏ về đặc tính cảm quan và giá tr ị dinh dưỡng của thực phẩm. Yêu cầunhiệt độ cao đến mức nào cũng như thời gian bảo quản lâu hay mau là tùy thuộc vào

đô pH của thực phẩm. Với những thực phẩm có độ acid thấp (pH ≥ 4,5) thì mụcđích chính của thanh tr ùng là tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh, trong khi đó những

thực phẩm có độ acid cao (pH < 4,5) th ì mục đích chính của thanh tr ùng là tiêu diệtcác vi khuẩn gây thối hoặc vô hoạt các enzym.

Ví dụ: Nước hoa quả có pH < 4,5; mục đích chính của thanh tr ùng là vô hoạt

các enzym pectinesterase và polygalacturonase, nhiệt độ thanh tr ùng là 65oC trong

thời gian 30 phút hoặc 77oC trong thời gian 1 phút; 88oC trong 15 giây.

Ngược lại sữa có pH > 4,5; mục đích chính của thanh tr ùng là tiêu diệt các vi

khuẩn gây bệnh như Mycobacterium, Tuberculosis, nhiệt độ thanh trùng là 63

o

Ctrong 30 phút hoặc 71,5oC trong 15 giây.










Hiện nay,có rất nhiều phương pháp thanh trùng: thanh trùng bằng phương

pháp nâng cao nhiệt độ, thanh tr ùng bằng thuốc sát tr ùng,bằng siêu âm, bằng các tiaion hoá…trong đó phương pháp thanh trùng bằng cách nâng cao nhiệt độ là có

nhiều ưu điểm và được sử dụng phổ biến hơn cả.

Yêu cầu kĩ thuật:

Các máy thanh trùng bằng tác dụng của nhiệt độ phải đá p ứng các yêu cầu kĩthuật sau:

- Phải tiêu diệt được các loại vi khuẩn có hại trong sản phẩm, đảm bảo lượng

vi khuẩn còn sống sót thấp đến mức không thể phát triển để làm hỏng sản phẩm trong thời hạn.

- Không được làm giảm giá trị sản phẩm bao gồm cả về giá trị dinh dưỡng

và giá tr ị cảm quan.

- Các bộ phận làm việc của máy khi tiếp xúc với sản phẩm không gây hạicho sản phẩm và ngượ c lại không bị sản phẩm ăn mòn.

Có thể phân loại các thiết bị thanh tr ùng theo các cách sau:

- Theo cấu tạo: Thiết bị thanh tr ùng loại băng tải, loại trục quay, loại thuỷ

lực.

- Theo áp suất tạo ra trong thiết bị: Thiết bị thanh tr ùng ở áp suất khí quyểncòn gọi là thiết bị thanh tr ùng hở nắp và thiết bị thanh tr ùng làm việc ở áp

suất cao hay thết bị thanh tr ùng có nắp. - Theo cách làm việc: thiết thanh tr ùng làm việc liên tục, thiết thanh tr ùng

làm việc gián đoạn.

(Nguồn: http://thuviencongdong.com/chuyen-de-khoi-nganh-xa-hoi/...)

b) Khử tr ùng bằng nhiệt độ cao

Khử tr ùng bằng nhiệt độ cao là một công đoạn trong đó thực phẩm được đunnóng đến nhiệt độ cao trong thời gian cần thiết để tiêu diệt vi sinh vật và phá hủy

enzym. Thực phẩm khử tr ùng ở nhiệt độ cao có thể được bảo quản trong thời giandài đến 6 tháng.

Khi khử tr ùng, thực phẩm sẽ có một số thay đổi về màu sắc, mùi vị và các

thuộc tính khác. Đối với sữa, sự thay đổi màu sắc trong quá tr ình xử lý này là r ấtkhó phát hiện. Tuy nhiên sữa có thể thay đổi mùi vị chủ yếu do quá tr ình biến tính









lipid và protein sữa. Ngoài ra sữa có thể thay đổi chút ít độ nhớt do có sự thay đổi

của casein-K dẫn đến tăng hấp phụ canxi và gây vón tụ sữa.


2.2.5 Kiểm nghiệm sữa tươi

2.2.5.1 Tr ạng thái cảm quan

Bằng phương pháp cảm quan, xem xét màu sắc, mùi vị cũng như các trạng

thái khác của sữa.

2.2.5.2 Độ sạch cơ chất

Lấy 500 ml sữa cho vào ống đong với nước cất vừa đủ 1000 ml để yên trong 2

giờ , vật bẩn sẽ lắng xuống dưới. Gạn lọc lớp nước bên trên qua một miếng vải, khi

còn độ 50 ml lại thêm nước đủ 100 ml và để yên trong 2 giờ, rồi lại lọc. Cứ như vậycho đến khi nước trong suốt thì đổ hết lên vải lọc. Rửa cặn lần cuối bằng nước cất,

cồn, ete. Để khô và cân. Có thể không cân mà chỉ dựa vào số cặn tr ên vải mà k ếtluận: Nhóm 1: không có cặn; nhóm 2: 1 – 2 cặn; nhóm 3: nhiều cặn.

2.2.5.3 Xác định tỷ trọng

Tỷ trọng sữa là tỷ số giữa khối lượng riên của sữa so với nước, được đo bằng

tỷ trọng kế dùng riêng cho sữa (lactodesimetre). Sữa sau khi đã làm đồng đều thì hạnhiệt độ xuống 20oC, đổ vào ống đong từ từ tránh sủi bọt. Khi đến 3/4 dung tích ống

đong thì thôi. Cho tỷ trọng kế vào và đọc kết quả tr ên tỷ trọng kế, đồng thời ghiluôn nhiệt độ của sữa, sau đó tính kết quả theo nhiệt độ như sau: Nếu nhiệt độ là

20oC, k ết quả đọc được là k ết quả đúng; nếu nhiệt độ lớn hay nhỏ hơn 20oC thì cộngthêm hay bớt đi 0,0002 cho mỗi độ lớn hơn hay nhỏ hơn.

2.2.5.4 Độ chua

Độ chua của sữa được tính theo độ Toocne (Thorner) hay oT là số ml NaOH

0,1 N dùng để trung hòa độ chua của 100 ml sữa. Lấy 25 ml sữa + 5 giọt phenolphtalein (pha 1% trong cồn), sau đó chuẩn độ bằng NaOH 0,1 N cho đến khi

xuất hiện màu hồng bền thì dừng và đọc kết quả. oT = n.100/25

n: số mol NaOH 0,1 N dùng trong chuẩn độ. Có thể xác định độ chua của sữa bằng thí nghiệm cồn theo nguyên lý: Chất đạm trong sữa sẽ bị kết tủa bởi cồn khi

độ chua > 20oT. Tr ộn 5 ml sữa với 5 ml cồn 68o, lắc đều và theo dõi sự kết tủa.









sắc của phản ứng. Nếu sữa có lẫn đậu nành sẽ chuyển sang màu vàng. Nên làm một

mẫu trắng để đối chứng.

2.2.5.8 Xác định sữa bị trung hòa

Sữa bị đã chua được gian dối bằng cách trung hòa với natricacbonat(natricacbonat còn có tác dụng làm cho sữa chua khi đun không bị vón). Phát hiện

bằng cách trộn 5 ml sữa với 5 ml acid rosalic (0,5 g/100 ml cồn), quan sát màu sắc. Nếu có màu hồng là sữa có natricacbonat.


2.2.6 Ứng dụng của sữa

2.2.6.1 Ứng dụng của sữa trong thực phẩm

Một ly sữa tươi cung cấp gần 30% lượng canxi và hơn 23% phốt pho cần thiếtmỗi ngày. Ở các nước phát triển, sữa tươi được xem là thực phẩm rất giàu dinh

dưỡng, giàu vitamin và khoáng chất từ thiên nhiên, r ất tốt cho cơ thể. Sữa tươikhông những được sử dụng thường xuyên như một thức uống hàng ngày, mà còn

dùng dưới nhiều hình thức khác nhau từ pha chế, trộn với trái cây, làm bánh và

thêm vào các món ăn.

Các bác s ĩ và chuyên gia dinh dưỡng luôn khuyến khích người tiêu dùng uống

sữa tươi 100% thiên nhiên vì không chỉ dễ uống, mùi vị thơm ngon, sữa tươi còn dễ

hấp thu và có thể uống thường xuyên, liên tục dễ dàng với các hình thức bao bìđóng gói tiện dụng.

2.2.6.2 Ứng dụng của sữa trong y học

Hãy uống 0,5l sữa tươi mỗi ngày sẽ giúp bạn giảm nguy cơ đột quỵ và đautim, - lời khuyên của các nhà khoa học. Ngoài ra, sữa cũng có tác dụng làm giảm

khả năng phát triển của bệnh tiểu đường và bệnh ung thư ruột.

Các nhà khoa học của Trường Đại học Reading và Đại học Cardiff của Anh đ ã

công bố kết quả của hơn 324 nghiên cứu tr ên toàn thế giới có liên quan tới mối liên

hệ giữa sức khỏe của con người và việc tiêu thụ sữa của hàng nghìn người dân. Nghiên cứu phát hiện ra rằng, những người hàng ngày uống khoảng tr ên 0,5l (con

số chính xác trong nghiên cứu là 0,568261 lít) sữa giảm tới 15-20% nguy cơ pháttriển của bệnh tim mạch.

Giáo sư Ian Givens thuộc trường Đại học Reading nói: trong sữa có chứa các

protein có thể làm giảm huyết áp, có tác động tích cực tới tim và mạch máu.









Các nhà khoa học cũng phát hiện thêm là: nhờ uống sữa mức độ phát triển của

bệnh tiểu đường ở những người thử nghiệm cũng giảm 4-9%. Chỉ số này cũng đượctìm thấy ở những người mắc bệnh ung thư ruột. Và cũng có tín hiệu khả quan đối

với những người mắc các loại ung thư khác, ung thư tuyến tiền liệt và bàng quang.

K ết quả nghiên cứu không nhằm chỉ r õ sự khác biệt của việc dùng sản phẩm sữa cóhàm lượng chất béo cao hay thấp trong bối cảnh gần đây các phương tiện truyềnthông có đưa tin thảo luận về việc tăng mức độ cholesterol trong máu có liên quan

tới việc tiêu thụ các sản phẩm sữa. Nó chỉ nhằm làm sáng tỏ vấn đề: con người cólợi nhiều hơn hại khi uống sữa.

Đồng thời các nhà nghiên cứu cũng muốn nhắc nhở thêm: sữa vẫn là nguồn

cung cấp canxi lớn cho cơ thể, do đó, thức uống đặc biệt này là có ích đối với tr ẻem.

Một ly sữa cũng có tác dụng làm giảm đáng kể cảm giác đói. Điều đó giúp bạntránh phải ăn nhiều gây ảnh hưởng trực tiếp tới trọng lượng cơ thể và làm giảm mứcđộ béo phì ở một số người.

(Nguồn: http://www.suatuoi.com.vn/loi-ich-cua-sua/207-uong-sua-tuoi-tranh-nguy-co-dot-quy-va-dau-tim.html )

Đạm sữa dễ tiêu, giàu acid amin nên có thể giúp chống lại tình tr ạng suy

nhược, kiệt sức, thiếu máu, khó tiêu hóa đạm từ cá thịt. Casein trong sữa giàu

metionin, cholin giúp làm giảm nguy cơ các bệnh về gan, tim, thận… Sữa chua

chứa các men có lợi cho đường ruột, tốt cho dạ dày, thận… Ngoài ra, sữa còn giúp

đào thải nước tiểu dễ dàng, cần cho việc giải độc với những người làm việc hầmmỏ, tiếp xúc hóa chất…

(Tr ần Như Khuyên, Nguyễn Thanh Hải, 2007)

2.2.6.3 Ứng dụng của sữa trong mỹ phẩm

Từ thời xưa, con người đã biết dùng sữa tươi để làm đẹp, sữa tươi chứa protein, enzyme, acid lactic... giúp khắc phục các chứng bong da, mụn trứng cá, giữ

ẩm, làm mịn da, chống lão hóa, tăng sức đề kháng cho da.... Nếu kết hợp uống sữavới mát xa da mặt, hiệu quả càng tốt hơn. Trước đây, các mỹ nữ trong cung đ ình

thường được ngâm mình trong bồn tắm đầy sữa tươi khoảng 2 lần/tuần, nhằm giúpda mịn màng.

(Nguồn: http://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%AFa_t%C6%B0%C6%A1i)

Ngày nay, ngoài cách dùng tr ực tiếp sữa tươi để làm đẹp, người ta dùng sữa

tươi như một thành phần quan trọng giúp giữ ẩm, làm mịn da, chống lại sự lão hóa









của da một cách hiệu quả trong các sản phẩm chăm sóc sắc đẹp như sữa tắm, sữa

r ửa mặt, các loại kem dưỡng da…

2.2.7 Một số lưu ý khi sử dụng sữa tươi

Không uống sữa tươi vào lúc bụng đói cồn cào. Tốt nhất là hãy ăn nhẹ mộtchút gì đó trước khi uống sữa.

Không cho tr ẻ em dưới 1 tuổi trở uống sữa tươi, do hệ tiêu hóa chưa hoàn

chỉnh nên khó hấp thu.

Không cho đường vào lúc sữa đang nóng, vì trong sữa bò và đường có chứalysine sẽ phản ứng khi nhiệt độ cao, sinh ra lysine gốc glucose, chất này có hại cho

cơ thể. Cách làm chính xác là để sữa vừa ấm mới cho đường.

Trong sữa tươi có chất gây ngủ uống sữa tươi tốt nhất là vào lúc tr ời gần tối

hoặc trước khi ngủ nửa tiếng đồng hồ sẽ giúp dễ ngủ hơn. Không nên đun sữa bằng lửa nhỏ. Đun như vậy sẽ làm giảm vitamin trong sữa,

giảm giá trị dịnh dưỡng. Vì đun sữa bằng lửa nhỏ, thời gian đun kéo dài, chất dinhdưỡng trong sữa càng dễ bị oxy hóa. Cách làm khoa học là đun to lửa, khi sôi rút

lửa ngay. Như vậy, vừa giữ được thành phần của sữa, lại vừa có hiệu quả sát tr ùng

sữa.

Tránh đun sữa quá lâu. Vì sữa giàu protein, khi bị nóng những hạt protein ở

thể keo sẽ có biến chuyển rất lớn. Khi sữa ở 60 – 62oC bắt đầu có hiện tượng mấtnước, hạt protein từ dạng keo lỏng chuyển sang keo đặc và lắng xuống. Sữa bò còn

chứa muối acid photphoric không ổn định, nếu để nóng lâu, canxi photphoric mang

tính acid sẽ trở thành canxi photphoric trung tính, lắng đọng lại khiến cho sữa mất

giá tr ị sẵn có. Ngoài ra, khi đun sôi đến 100 độ th ì đường trong sữa bắt đầu chảynên sữa sẽ có màu nâu và dần phân giải thành acid lactic, đồng thời sản sinh ra acid

formic, khiến sữa có vị chua, ảnh hưởng đến mùi vị sữa. Vì vậy, sữa chỉ nên đun sôikhông nên đun lâu.

(Nguồn: http://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%AFa_t%C6%B0%C6%A1i)









2.3 Giới thiệu về HMF trong sữa

Sữa tươi vừa mới vắt ra có rất ít hoặc hầu như không có HMF. Tuy nhiên,

trong quá trình tồn trữ và chế biến sữa (bằng các phương pháp có gia nhiệt), hàm

lượng HMF sẽ tăng lên theo thời gian và nhiệt độ. Sự có mặt của HMF trong sữa làmột điều không thể tránh được trong quá tr ình bảo quản sữa vì nó được sinh ra mộtcách tự nhiên từ đường lactoza có trong sữa.

Hàm lượng HMF trong sữa quá cao sẽ dẫn đến sự biến đổi màu (làm cho sữa

có màu sậm hơn nhưng vì bản thân sữa có màu tr ắng ngà nên r ất khó nhận biết),đồng thời ảnh hưởng đến vị của sữa (HMF sinh ra do sự caremen hóa nếu sữa bị gia

nhiệt quá cao), từ đó làm giảm giá trị của sữa tr ên thị trường. Song không phải sựhiện diện của HMF luôn mang ý nghĩa tiêu cực. Ở một hàm lượng vừa đủ, HMF tạo

nên mùi thơm đặc trưng của sữa. HMF càng nhiều, sữa càng có mùi thơm hấp dẫn.

2.3.1 Các tác nhân ảnh hưởng đến lượng HMF trong sữa

HMF trong sữa được sinh ra chủ yếu do phản ứng Maillard và một phần cũngdo sự caramen hóa (nếu có). Vì vậy, các tác nhân ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

của phản ứng Maillard cũng ảnh hưởng đến hàm lượng HMF được sinh ra.

2.3.1.1 Đường và acid amin

Theo tác giả Kretovic, cường độ của phản ứng phụ thuộc vào bản chất củađường khử. Glucose phản ứng mãnh liệt hơn cả. Sau đó là galactose và lactose.

Khả năng tham gia phản ứng của acid amin phụ thuộc vào độ d ài của mạch

cacbon và vị trí của nhóm amin so với nhóm cacboxyl. Nhóm amin càng xa nhóm

cacbonyl thì tham gia phản ứng càng mạnh; α – acidamin hoạt động kém hơn β –

acidamin.

Ngoài ra, tỷ lệ acid amin và đường cũng ảnh hưởng đến cường độ phản ứng.Tỷ lệ giữa acid amin và đường thích hợp nhất là 1/2 hoặc 1/3. Tuy nhiên phản ứng

vẫn có thể xảy ra ngay cả khi nồng độ acid amin không đáng kể và tỉ lệ giữa acidamin và đường có thể đạt tỉ lệ 1/40, thậm chí là 1/300.

2.3.1.2 Nước

Để phản ứng Maillard tiến hành cực đại thì xung quanh mỗi phân tử protein

phải tạo nên lớp đơn phân glucose và lớp đơn phân nước. Như vậy, sự có mặt củanước là điều kiện rất cần thiết để tiến hành phản ứng. Nồng độ chất tác dụng càng

cao, lượng nước càng ít thì phản ứng xảy ra càng mạnh.









2.3.1.3 Nhiệt độ và pH

Ở 0oC và dưới 0oC, phản ứng hầu như không xảy ra. Từ 95 – 100oC, phản ứng

sẽ cho các sản phẩm có cảm quan tốt (màu sậm, mùi khét và vị đắng).

Phản ứng Maillard có thể tiến hành trong một khoảng pH khá r ộng. Tuy nhiêntrong môi trường kiềm phản ứng xảy ra nhanh hơn. Trong môi trường axit pH < 3,

phản ứng xảy ra r ất yếu và chủ yếu là sự phân hủy đường nhưng khi tăng nhiệt độtốc độ phản ứng tăng nhanh ngay cả trong môi trường axit (pH = 2).

2.3.1.4 Thời gian bảo quản sữa

Trong quá trình bảo quản sữa, dù ở nhiệt độ thấp hay nhiệt độ môi trường thì

phản ứng tạo HMF vẫn xảy ra dù r ất chậm do acid amin và đường sẵn có trong sữa.Thời gian bảo quản càng lâu, HMF được sinh ra càng nhiều.

2.3.1.5 Chất k ìm hãm và chất tăng tốc độ phản ứng Phản ứng Maillard phụ thuộc vào nhóm cacbonyl của acid amin. Do đó, chất

kìm hãm phản ứng là các chất phản ứng được với nhóm cacbonyl như dimedon,hydroxylamin, bisunfit.

Các chất tăng tốc phản ứng là acid lactic và photphat. Muối của acid lactic và

dung dịch đệm photphat làm tăng tốc độ phản ứng rất mạnh.

(Lê Ngọc Tú, 2004)

Ngoài ra, sự có mặt của các ion kim loại như Mg, Mn, Fe (II), Zn cũng ảnh

hưởng đến hàm lượng HMF trong sữa. Khi hàm lượng các ion này tăng lên thì hàmlượng của HMF cũng tăng lên tương ứng, đặc biệt là ở nhiệt độ cao.

(Nguồn: http://www.rsc.org/publishing/journals/AI/article.asp?doi=ai9953200515)









Hình 2.6: Sự tạo phức giữa HMF và acid thiobarbituric

(Nguồn: http://www.if.csic.es/proyectos/cost927/COST927-TS-HMF-FJM.pdf )

2.3.2.3 Xác định HMF bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC)

Đây là một phương pháp hiện đại trong việc phân tích hàm lượng HMF cótrong sữa cũng như trong các thực phẩm khác và có độ chính xác cao hơn so với các

phương pháp khác. Tuy nhiên, thiết bị này khá đắt tiền và do không có điều kiện sửdụng nên chúng tôi tiến hành khảo sát hàm lượng HMF trong sữa bò tươi theo

phương pháp so màu của KEENEY & BASSETTE bằng máy đo quang phổ UV –

Visible ở bước sóng 443 nm.

2.4 Xác định hằng số tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa

2.4.1 Hằng số tốc độ phản ứng

Hằng số tốc độ phản ứng của một phản ứng là đại lượng đặc trưng cho bậc của

phản ứng. Hằng số tốc độ phản ứng có thể được xác định bằng phương pháp gián đoạn hoặc liên tục.

a) Phương pháp gián đoạn

Tiến hành thí nghiệm trong những khoảng thời gian xác định, lấy mẫu và định

phân lượng tác chất (hoặc sản phẩm) còn lại.

HMF

TBA

Phức chất TBA - HMF









b) Phương pháp liên tục

Người ta theo dõi vận tốc phản ứng ở tất cả các thời điểm bằng một tro ng

những phương pháp sau: - Quang học: hỗn hợp hóa chất được đặt trong một ống có bề dày xác định và

ống này được đặt trong hệ thống điều nhiệt thích hợp tùy loại dụng cụ sử

dụng để đo sự giảm nồng độ của tác chất hay sự gia tăng của sản phẩm theothời gian bằng cách đo sự hấp thụ ở một bước sóng nhất định.

- Dùng triền quang kế: cho những trường hợp hỗn hợp của các chất trong phản

ứng có tính triền quang.

- Ngoài ra còn có thể theo dõi phản ứng bằng pH kế, máy đo độ dẫn điện.

Từ kết quả thí nghiệm trên ta xác định được hằng số tốc độ phản ứng.

2.4.2 Năng lượng hoạt hóa

Giả sử ta có phản ứng:

A + BC + D

Sự thực hiện phản ứng A và B buộc phải có sự đứt nối trong tác chất và sự rápnối để tạo thành sản phẩm C và D.

Muốn có sự đứt nối đó, cần phải có một năng lượng tác kích vào các phân tử,

làm cho các phân tử va chạm có thể thắng được lực đẩy giữa các lớp vỏ electron khichúng tiến gần nhau và nhờ đó xảy ra sự phá hủy liên k ết cũ, phân bố mật độ

electron và hình thành liên k ết hóa học mới. Năng lượng tự do tối thiểu mà tác chấtcần phải có thêm so với năng lượng đầu tiên để tác chất có thể phản ứng gọi là năng

lượng hoạt hóa Ea.

Vậy năng lượng hoạt hóa của một chất là năng lượng tối thiểu cần cung cấpcho các tiểu phân tử để chúng trở thành hoạt động và có thể tương tác với nhau.

Tổng năng lượng hoạt hóa của các chất phản ứng sẽ là năng lượng hoạt hóa của phản ứng.









Hình 2.7: Giản đồ năng lượng hoạt hóa theo tiến tr ình phản ứng

Như vậy năng lượng hoạt hóa là hiệu số của năng lượng tối thiểu cần thiết cho

phản ứng để tương tác xảy ra và năng lượng trung bình của các tiểu phân, nghĩa làso với năng lượng ban đầu của hệ phản ứng.

2.4.3 Động học của phản ứng

Theo nhiệt động học (phương tr ình đẳng áp, đẳng tích hóa học) có thể biểu

diễn sự phụ thuộc của hằng số tốc độ vào nhiệt độ như sau:

2

ln

RT

E

dT

k d a (*)

Đây là dạng phương tr ình vi phân của Arrhenius.

Ea

Ea

C + DA + B

[A…B]+-

Tiến tr ình phản ứng









CHƯƠNG 3

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.1 Phương tiện tiến hành thí nghiệm

3.1.1 Thời gian và địa điểm

Thời gian: 13/02/2012 đến 13/04/2012.

Địa điểm: Phòng thí nghiệm Công nghệ Hóa Học – Khoa Công Nghệ - Đại

học Cần Thơ và phòng thí nghiệm bộ môn Chăn nuôi – Khoa Nông nghiệp và Sinh

học ứng dụng – Đại học Cần Thơ.

3.1.2 Thiết bị - dụng cụ

Máy đo quang phổ UV – Visible.

Bể điều nhiệt.

Cân điện tử.

Máy khuấy từ.

Ống nghiệm, cốc thủy tinh, bình tam giác. phễu lọc, pipet, ống đong, nhiệt kế.

3.1.3 Hóa chất

Acid oxalic 0,3 N

Acid trichloracetic 40% (TCA 40%)

Acid thiobarbituric 0,05 N (TBA 0,05 N)

3.1.4 Nguyên liệu

Sữa bò tươi được lấy từ hợp tác xã bò sữa Long Hòa và tr ại chăn nuôi thực

nghiệm của trường đại học Cần Thơ.

3.2 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn với 2 nhân tố là thời gian và

nhiệt độ. Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần và k ết quả thu nhận được xử lý bằng

excel.









3.2.1 Mục đí ch thí nghiệm

Xác định hằng số tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa trong quá tr ình sản

sinh ra HMF trong sữa bò tươi với hai nhân tố là nhiệt độ và thời gian.

3.2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm và cách tiến hành3.2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Các thí nghiệm khảo sát theo sự thay đổi nhiệt độ và thời gian theo các mức:

Nhân tố 1: Nhiệt độ

To65: Gia nhiệt sữa ở 65oC.




Nhân tố 2: Thời gian gia nhiệt

TG0: Thời gian khởi điểm quan sát.

TG15: Thời gian gia nhiệt được 15 phút.







Tổng số nghiệm thức: 8x4 = 32

Tổng số mẫu thí nghiệm: 32x3 = 96









Sơ đồ bố trí thí nghiệm:

To65 To

75 To85 To

95

Lần

1

Lần

2

Lần

3

Lần

1

Lần

2

Lần

3

Lần

1

Lần

2

Lần

3

Lần

1

Lần

2

Lần

3

TG0 - - - - - - - - - - - -

TG15 - - - - - - - - - - - -

TG30 - - - - - - - - - - - -

TG45 - - - - - - - - - - - -

TG60 - - - - - - - - - - - -

TG75 - - - - - - - - - - - -

TG90 - - - - - - - - - - - -

TG105 - - - - - - - - - - - -

3.2.2.2 Cách tiến hành

Có 3 cách để xác định hàm lượng HMF trong sữa là phương pháp quang phổ

của White, phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) và phương pháp so màu củaKEENEY & BASSETTE. Phương pháp sắc ký lỏng cao áp được đánh giá là có độ

chính xác cao hơn các phương pháp khác. Tuy nhiên, hiện nay tron g phòng thí

nghiệm Bộ môn Công nghệ Hóa Học – Khoa Công Nghệ - Trường Đại học Cần

Thơ chưa có thiết bị này, vì vậy phương pháp được áp dụng để khảo sát hàm lượngtrong sữa bò tươi trong đề tài này là phương pháp so màu của KEENEY &

BASSETTE.

Để xác định hàm lượng HMF trong sữa bò tươi theo phương pháp KEENEY& BASSETTE, ta cần thực hiện các bước sau:

Bước 1: Gia nhiệt sữa tươi.

Cho 4 ml sữa tươi vào ống nghiệm, thêm 2 ml acid oxalic vào, đậy kín và lắc

đều. Đặt vào bể điều nhiệt ở nhiệt độ cần đo.

Bước 2: Ổn định nhiệt độ thí nghiệm và lưu trữ mẫu theo thời gian thí nghiệm (từ 0 phút đến 105 phút).









Hình 3.1: Mẫu thí nghiệm sau khi đã lưu trữ theo thời gian và nhiệt độ cần thiết

Bước 3: Loại bỏ protein.

Từ nhiệt độ thí nghiệm, mẫu được làm nguội nhanh xuống nhiệt độ phòng.

Thêm 2 ml acid trichloracetic 40%.

Hình 3.2: Mẫu thí nghiệm sau khi thêm 2 ml TCA 40%

Lắc đều và để yên vài phút để protein kết tủa hoàn toàn.

Lọc lấy phần nước trong của hỗn hợp tr ên.









Bước 4: Thực hiện phản ứng tạo phức.

Lấy 1,6 ml nước lọc từ hỗn hợp tr ên cho vào ống nghiệm. Thêm vào 0,4 ml

acid thiobarbituric 0,05 N. Đậy kín ống nghiệm và đặt vào bể điều nhiệt ở 40oC

trong 40 phút. Sau đó, lấy mẫu ra và làm nguội đến nhiệt độ phòng.Bước 5: Đo độ hấp thụ của phức vừa được tạo thành bằng máy quang phổ UV – Vis

ở bước sóng 443 nm. Ghi nhận kết quả độ hấp thụ của các lần đo.

Hình 3.3: Máy đo quang phổ UV - Vis

Bước 6: Tính hàm lượng HMF

Từ độ hấp thu của các mẫu phân tích, dựa vào công thức sau để tính hàm

lượng HMF có trong sữa:

Nồng độ HMF (µmol/l sữa) = (Abs - 0,055)*87.5

(Nguồn: Lab of Food technology. KU. Leuven)

Hàm lượng HMF (mg/kg sữa tươi) = 310*11,1265,87*)055,0( d

Abs

Abs: độ hấp thụ của HMF ghi nhận được.

d: tỷ trọng của sữa tươi.









3.3 Các thông số cần xác định

Hàm lượng HMF có trong sữa bò tươi.

Hằng số tốc độ phản ứng K.

Năng lượng hoạt hóa Ea.









CHƯƠNG 4

KẾT QUẢ - THẢO LUẬN

4.1 Thành phần dưỡng chất trong sữa bò tươi

Sữa bò tươi chứa rất nhiều dưỡng chất cần thiết cho sự phát triển của con

người. Trong đó, thành phần dưỡng chất chủ yếu tạo ra năng lượng cung cấp cho cơthể con người là đạm, đường và béo trong sữa. Tùy vào thành phần thức ăn cung

cấp cho bò, giống bò và lứa tuổi cho sữa của bò mà các thành phần đạm, đường và

béo có sự thay đổi về tỉ lệ trong sữa. Sự hình thành HMF trong sữa bò tươi chịu tác

động trực tiếp của hai thành phần dưỡng chất có trong sữa là đạm sữa và đường sữa(đường lactose). Vì vậy, cần xác định hàm lượng thành phần các dưỡng chất trong

sữa bò tươi để xác định các nguyên nhân ảnh hưởng đến quá tr ình sinh ra HMF. Nguyên liệu sữa bò tươi dùng trong thí nghiệm được thu thập từ trại chăn nuôi

thực nghiệm của trường Đại học Cần Thơ và hợp tác xã bò sữa Long Hòa. Các mẫu

sữa được gia nhiệt ở các nhiệt độ 65oC, 75oC, 85oC và 95oC trong các khoảng thờigian 30, 60 và 90 phút. Các mẫu sữa sau khi gia nhiệt sẽ được đem phân tích thành

phần dưỡng chất bằng máy Milkoscope, model: Julie C3 Automatic.









4.1.1 Mẫu sữa ở trại chăn nuôi thực nghiệm trường Đại học Cần Thơ

Bảng 4.1: Hàm lượng chất béo (Fat) tính theo % trong sữa bò tươi

30 phút 60 phút 90 phút

65oC 2,56 3,60 3,47

75oC 3,08 3,25 3,4

85oC 3,42 3,28 3,48

95oC 3,54 3,49 3,19

Hình 4.1: Hàm lượng chất béo có trong sữa bò tươi

biến đổi trong quá tr ình gia nhiệt

Dựa vào k ết quả thu được từ bảng 4.1 và hình 4.1, ta có thể thấy hàm lượngchất béo trong sữa bò tươi khi được gia nhiệt trong vòng 30 phút đầu có xu hướng

tăng lên, từ 2,46% lên 3,47% khi nâng từ nhiệt độ 65oC lên 95oC. Trong khi đó, khigia nhiệt lâu hơn với cùng các mức nhiệt như trên thì hàm lượng chất béo lại có

chiều hướng giảm xuống một ít. Điều này có thể lý giải bởi lượng nước trong sữa khi gia nhiệt càng cao thì sẽ

càng bị mất đi nhiều do bốc hơi. Vì vậy, tỷ lệ chất béo trong tổng thể tích sữa tăng

lên khi nâng cao nhiệt độ trong 30 phút đầu tiên. Tuy nhiên, thời gian càng dần vềsau, không chỉ lượng nước bị mất đi mà lượng chất béo trong sữa cũng bị oxy hóa

và mất đi. Do đó, tỷ lệ chất béo trong sữa cũng vì vậy mà có dấu hiệu giảm xuống.

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

3.2

3.4

3.6

3.8

65oC 75oC 85oC 95oC

Nhiệt độ

T ỷ l ệ b é o ( % )

F (%) 30 phút

F (%) 60 phút

F (%) 90 phút









Bảng 4.2: Hàm lượng chất đường (Lactose) tính theo % trong sữa bò tươi


65oC 5,15 5,15 5,27

75oC 5,12 5,20 5,32

85oC 5,14 5,14 5,41

95oC 5,28 5,46 5,62

Hình 4.2: Hàm lượng đường có trong sữa bò tươi


Từ các thông số trong bảng 4.2 và hình 4.2, ta có thể thấy tỷ lệ đường lactosetrong sữa tăng dần theo thời gian gia nhiệt và nhiệt độ. Vì lượng nước bị mất đi do

bốc hơi nên lượng đường lactose trong tổng thể tích sữa tăng lên theo thời gian vànhiệt độ gia nhiệt. Khi thời gian gia nhiệt càng lâu, lượng nước mất đi càng nhiều,

do đó tỷ lệ đường lactose khi gia nhiệt 90 phút cao hơn hẳn so với khi chỉ gia nhiệtở 30 và 60 phút.

4.8

4.9

5

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

65oC 75oC 85oC 95oCNhiệt độ

T ỷ l ệ l a c t o s e ( % )

L (%) 30 phút

L (%) 60 phút

L (%) 90 phút









Bảng 4.3: Hàm lượng chất đạm (Protein) tính theo % trong sữa bò tươi


65

o

C 3,44 3,45 3,5275oC 3,43 3,48 3,56

85oC 3,44 3,44 3,62

95oC 3,53 3,65 3,76

Hình 4.3: Hàm lượng đạm có trong sữa bò tươi


Các số liệu trong bảng 4.3 và hình 4.3 cho thấy, tỷ lệ đạm trong sữa tăng dần

theo thời gian và nhiệt độ gia nhiệt. Khi gia nhiệt càng lâu và nhiệt độ càng cao thìlượng nước trong sữa bị mất đi càng nhiều. Vì vậy, tỷ lệ protein trong sữa càng lúc

càng tăng theo thời gian và nhiệt độ gia nhiệt. Đặc biệt, khi gia nhiệt trong khoảng

thời gian dài (90 phút), lượng nước mất đi rất nhiều nên tỷ lệ đạm trong sữa tăngcao vượt trội so với khi chỉ gia nhiệt trong 30 và 60 phút.

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

65oC 75oC 85oC 95oC

Nhiệt độ

T ỷ l ệ đ ạ m (

% )

P (%) 30 phút

P (%) 60 phút

P (%) 90 phút









Từ các kết quả tr ên, ta có thể đưa ra các nhận xét tổng quát về các thông số của chất

béo, đường lactose và đạm trong sữa bò tươi như sau:

- Tỷ lệ béo trong sữa khi gia nhiệt trong khoảng thời gian 30 phút có sự gia

tăng theo nhiệt độ. - Tỷ lệ béo trong sữa khi gia nhiệt trong khoảng thời gian 60 đến 90 phút có

khuynh hướng giảm xuống do chất béo bị oxy hóa khi gia nhiệt quá lâu.

- Tỷ lệ đường lactose trong sữa có xu hướng tăng theo thời gian v à nhiệt độgia nhiệt.

- Tỷ lệ đạm trong sữa cũng có chiều hướng gia tăng khi tăng nhiệt độ và thời

gian gia nhiệt.

- Theo Lê Ngọc Tú và cộng sự (2004), đường lactose và acid amin trong đạm

sữa là hai tác chất của phản ứng sinh ra HMF. Do đó, nếu muốn lượng HMFtrong sữa bò tươi sinh ra nhiều thì cần tiến hành gia nhiệt ở các mức nhiệtcao (85oC và 95oC) và thời gian gia nhiệt kéo dài để lượng HMF có thể được

sinh ra nhiều nhất. Tuy nhiên, lượng HMF quá nhiều có thể làm sữa có mùithơm gắt, gây khó chịu. Đồng thời, khi gia nhiệt quá cao và quá lâu có thể

khiến chất béo bị oxy hóa tạo mùi khó chịu và protein bị biến tính ảnh hưởngđến nồng độ HMF được sinh ra. Vì vậy không nên gia nhiệt quá cao và quá

lâu. Thời gian và mức nhiệt thích hợp là 85oC và từ 30 đến 60 phút.









4.1.2 Mẫu sữa hợp tác xã bò sữa Long Hòa

Bảng 4.4: Hàm lượng chất béo (Fat) tính theo % trong sữa bò tươi


65oC 1,39 2,47 2,62

75oC 3,47 3,32 3,1

85oC 3,13 3,25 2,94

95oC 3,54 3,49 2,94

Hình 4.4: Hàm lượng chất béo có trong sữa bò tươi


Từ các thông số trong bảng 4.4 và hình 4.4, ta có thể thấy khi gia nhiệt trongthời gian 30 phút thì tỷ lệ béo trong sữa bò tươi tăng lên do lượng nước bị mất đi vì

bị bốc hơi ngày càng nhiều khi nâng cao nhiệt độ gia nhiệt. Khi thời gian gia nhiệtkéo dài, hàm lượng chất béo trong sữa bị oxy hóa và mất đi nên dù nước lượng

nước vẫn tiếp tục mất đi nhưng tỷ lệ chất béo trong tổng thể tích không tăng lênnữa.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

65oC 75oC 85oC 95oCNhiệt độ

T ỷ l ệ b é o ( % )

F (%) 30 phút

F (%) 60 phút

F (%) 90 phút









Bảng 4.5: Hàm lượng chất đường (Lactose) tính theo % trong sữa bò tươi


65

o

C 4,85 4,88 4,8675oC 4,84 4,96 5,02

85oC 4,96 5,12 5,34

95oC 5,28 5,46 5,39

Hình 4.5: Hàm lượng đường có trong sữa bò tươi


Từ các số liệu trong bảng 4.5 và hình 4.5, ta có thể thấy tỷ lệ đường lactose

trong sữa bò tươi tăng lên khi kéo dài thời gian gia nhiệt và nâng cao nhiệt độ. Dolượng nước bị mất đi trong quá tr ình gia nhiệt nên tỷ lệ đường cũng vì vậy mà tăng

lên. Tuy nhiên, khác với mẫu sữa thu thập từ trại chăn nuôi thực nghiệm, khi gia

nhiệt trong thời gian dài (90 phút) thì tỷ lệ đường có khuynh hướng tăng chậm lại. Nguyên nhân là do lactose được cấu tạo từ glucose và galactose, mà galactose lại cótính khử do có nhóm aldehyde trong cấu tạo. Vì vậy khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao và

thời gian dài, nhóm aldehyde trong galactose có nhiều khả năng bị oxy hóa hơn, từđó dẫn đến lượng latose trong sữa giảm xuống.

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

5

5.1

5.2

5.3

5.45.5

5.6

65oC 75oC 85oC 95oC

Nhiệt độ

T ỷ l ệ l a c t o s e ( % )

L (%) 30 phút

L (%) 60 phút

L (%) 90 phút









Bảng 4.6: Hàm lượng chất đạm (Pr otein) tính theo % trong sữa bò tươi


65

o

C 3,23 3,28 3,2575oC 3,24 3,32 3,36

85oC 3,31 3,42 3,57

95oC 3,53 3,65 3,57

Hình 4.6: Hàm lượng đạm có trong sữa bò tươi


Từ các số liệu trong bảng 4.6 và hình 4.6, ta có thể thấy tỷ lệ đạm trong sữa

tăng dần theo thời gian và nhiệt độ. Do lượng nước bị bốc hơi đi khi kéo dài thờigian gia nhiệt và nâng cao mức nhiệt nên tỷ lệ đạm trong sữa cũng từ đó tăng lên.

Tuy nhiên, khác với mẫu sữa từ trại chăn nuôi thực nghiệm, tỷ lệ protein khi gianhiệt trong 90 phút ở 85oC và 95oC lại không tăng lên nữa. Đạm sữa là một chất

phức tạp được cấu tạo từ nhiều thành phần với tỷ lệ khác nhau. Do đó, khi gia nhiệtở nhiệt độ cao hoặc thời gian gia nhiệt kéo dài có thể khiến một số protein trong sữa

bị biến tính. Vì vậy, tỷ lệ của đạm trong sữa không tiếp tục tăng mặc dù lượng nướcvẫn bị mất đi.

3

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

65oC 75oC 85oC 95oC

Nhiệt độ

T ỷ l ệ đ ạ m (

% )

P (%) 30 phút

P (%) 60 phút

P (%) 90 phút









Từ kết quả của các đồ thị tr ên, ta có thể rút ra những nhận xét sau:

- Tỷ lệ béo trong sữa có sự gia tăng theo nhiệt độ khi gia nhiệt trong khoảng

thời gian 30 phút đầu gia nhiệt.

- Tỷ lệ béo trong sữa khi gia nhiệt trong khoảng thời gian 60 đến 90 phút cókhuynh hướng giảm xuống do chất béo bị oxy hóa khi gia nhiệt quá lâu.

- Tỷ lệ đường lactose có xu hướng tăng theo nhiệt độ và thời gian gia nhiệt.

Hàm lượng đường lactose tăng nhanh theo thời gian gia nhiệt ở các nhiệt độ65oC, 75oC và 85oC. Tuy nhiên đến nhiệt độ 95oC, hàm lượng lactose có xu

hướng tăng chậm lại.

- Tỷ lệ đạm trong sữa cũng có sự gia tăng theo nhiệt độ và thời gian gia nhiệt.Hàm lượng đạm tăng theo thời gian ở các nhiệt độ 65 oC, 75oC và 85oC. Đến

khoảng thời gian 90 phút ở 95oC, hàm lượng đạm không tăng nữa.

- Đường lactose và acid amin trong đạm sữa là hai tác chất của phản ứng sinhra HMF. Với mẫu sữa này, khi gia nhiệt quá cao và quá lâu thì hàm lượng

đường và đạm có xu hướng không tăng hoặc chỉ tăng nhẹ. Do đó, không n êngia nhiệt quá lâu (chỉ khoảng từ 30 đến 60 phút) và cũng không nên cấp nhiệt

quá cao để tránh hiện tượng đường lactose bị oxy hóa và protein bị biến tính,

dẫn đến ảnh hưởng sự hình thành HMF và chất béo bị oxy hóa gây ra mùi

khó chịu. Tốt nhất là nên gia nhiệt ở mức nhiệt 85oC.









4.2 Sự biến đổi hàm lượng HMF trong sữa bò tươi

4.2.1 Mẫu sữa trại chăn nuôi thực nghiệm trường Đại học Cần Thơ

Bảng 4.7: Hàm lượng HMF (µmol/lit) biến đổi theo thời gian và nhiệt độ

0phút

15phút

30phút

45phút

60phút

75phút

90phút

105phút

65oC 12,15 15,57 15,35 20,07 21,86 24,90 50,53 53,9675oC 10,96 13,39 20,43 26,01 26,91 29,04 33,07 75,7785oC 54,18 55,84 60,20 66,10 71,91 84,71 87,32 87,3595oC 41,24 66,37 102,16 109,14 149,94 166,09 166,67 176,16

Hình 4.7: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của hàm lượng HMF trong sữa

theo thời gian và nhiệt độ

020406080

100120140160180

200

0 phút 15phút

30phút

45phút

60phút

75phút

90phút

105phút

thời gian

m i r c o m o l / l i t 65oC

75oC

85oC

95oC









Bảng 4.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian gia nhiệt đến hàm lượng HMF có

trong sữa (mg HMF/kg sữa tươi)

0 phút15

phút30

phút45

phút60

phút75

phút90

phút105phút

Trungbình

65oC 1,48 1,90 1,87 2,45 2,67 3,04 6,17 6,59 3,2775oC 1,34 1,64 2,50 3,18 3,29 3,55 4,04 9,25 3,6085oC 6,62 6,82 7,36 8,08 8,79 10,33 10,65 10,65 8,6695oC 5,03 8,10 12,47 13,31 18,29 20,24 20,31 21,46 14,90

Trungbình

3,62 4,62 6,05 6,75 8,26 9,29 10,29 11,99

Các số liệu thu nhận được sau khi xử lý thống k ê bằng excel đều cho thấy có sự

khác biệt thống k ê ở mức ý nghĩa 1%.

Hình 4.8: Hàm lượng HMF thay đổi theo thời gian và nhiệt độ

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0

phút

15

phút

30

phút

45

phút

60

phút

75

phút

90

phút

105

phút

Thời gian

H à m l ư ợ n g H M F ( m g / k g s ữ a )

65oC

75oC

85oC

95oC









K ết quả từ hình 4.7, 4.8 và bảng 4.7, 4.8 cho thấy nhìn chung nhiệt độ càng

tăng và thời gian gia nhiệt càng dài thì lượng HMF trong sữa sinh ra càng nhiều. Ởcác mức nhiệt độ 65oC, 75oC và 85oC, lượng HMF sinh ra chỉ tăng nhẹ theo thời

gian. Tuy nhiên, ở mức nhiệt 95oC, ta có thể thấy r õ lượng HMF sinh ra nhiều vượt

tr ội hơn hẳn các mức nhiệt độ khác.

Ở nhiệt độ 65oC và 75oC, lượng HMF sinh ra trong 75 phút đầu gia nhiệt

không có biến động lớn. Nhưng ở 65oC, bắt đầu từ 75 phút cho đến 105 phút, lượngHMF bắt đầu tăng nhanh hơn. Ở nhiệt độ 75 oC, lượng HMF cũng bắt đầu tăng vọt

từ thời điểm gia nhiệt được 90 phút.

Ở mức nhiệt 85oC, lượng HMF sinh ra khá điều hòa trong suốt quá tr ình gia

nhiệt, phù hợp với những dự đoán khi phân tích các dưỡng chất trong sữa theo thời

gian và nhiệt độ gia nhiệt. Ở 95oC, lượng HMF sinh ra nhanh và nhiều hơn hẳn so

với các mức nhiệt độ khác. Đặc biệt là ở 30 phút đầu gia nhiệt, lượng HMF từ 41,24µmol/lit sữa tăng lên 102,16 µmol/lit sữa (5,03 mgHMF/kg sữa lên 12,47

mgHMF/kg sữa).

Theo Lê Ngọc Tú và cộng sự (2004), thời gian gia nhiệt càng lâu thì lượng

nước bốc hơi càng nhiều, do đó HMF sẽ sản sinh ra càng nhiều. Điều này có thểgiải thích vì sao khi gia nhiệt ở mức 65oC và 75oC thì ban đầu lượng HMF sinh ra

không tăng nhanh nhưng sau một thời gian gia nhiệt đủ lâu, mất đi một lượng nướckhá lớn thì lượng HMF được tạo ra lại tăng nhanh hơn ban đầu. Đồng thời, ta cũng

có thể thấy r õ khi gia nhiệt ở 95oC, lượng nướ c mất đi nhanh ngay từ lúc ban đầu

nên lượng HMF sinh ra đã tăng nhanh ngay từ lúc mới gia nhiệt. Sau đó, lượngnước trong sữa tiếp tục bị mất đi do bốc hơi nhưng tỷ lệ nước mất đi so với tỷ lệnước còn lại trong sữa không lớn như ban đầu nên HMF sinh ra chậm hơn. Tuy

nhiên, vì được sự hỗ trợ của nhiệt độ cao và thời gian gia nhiệt dài nên lượng HMFở 95oC vẫn được tạo ra nhiều và nhanh hơn hẳn ở các mức nhiệt độ thấp hơn.

Từ kết quả của thí nghiệm tr ên, ta có thể thấy lượng HMF sinh ra theo thời

gian và nhiệt độ ở mức nhiệt độ 85oC là bình ổn nhất. Lượng HMF sinh ra không bị biến động bất ngờ và cũng không cần thời gian quá lâu để đạt được hàm lượng

HMF cao. Vì vậy, khoảng nhiệt độ thích hợp để tiến hành thanh trùng sữa với mụcđích tạo mùi thơm sữa từ HMF là 85oC. Khoảng thời gian thích hợp là từ 30 đến 60

phút vì khoảng thời gian này lượng HMF sinh ra cũng đã khá nhiều, nếu tiếp tụckéo dài thời gian gia nhiệt sẽ làm sữa mất đi mùi thơm dễ chịu mà thay vào đó là

mùi thơm gắt, gây khó chịu cho người tiêu dùng.









Theo k ết quả thu được từ khảo sát hàm lượng HMF trong mật tr àm giống ong

Ý và mật nhãn giống ong Ý của Nguyễn Lâm Thùy Dung, lượng HMF xác địnhđược khi gia nhiệt hai loại mật tr ên ở nhiệt độ 60oC trong 35 phút lần lượt là 15,75

mgHMF/kg mật tr àm và 24,3 mgHMF/kg mật nhãn. Trong khi đó, khi gia nhiệt sữa

ở mức 65oC trong khoảng thời gian từ 30 đến 45 phút, lượng HMF xác định đượccủa sữa bò tươi dao động trong mức 2,45 đến 2,67 mgHMF/kg sữa. Với thời gian vàmức gia nhiệt không chênh lệch nhiều nhưng lượng HMF trong sữa bò tươi thấp

hơn nhiều so với lượng HMF được sinh ra khi gia nhiệt mật ong. Nguyên nhân là do

mật ong có tỷ lệ đường trong thành phần rất lớn, chiếm khoảng 82,4% và tỷ lệ nước

thấp, chỉ chiếm khoảng 17,1% (theo kết quả khảo sát của Nguyễn Lâm Thùy Dung).

Vì lượng nước ít, là môi trường thuận lợi để phản ứng Maillard xảy ra, và lượng

đường lớn nên lượng HMF sinh ra khi gia nhiệt mật ong lớn hơn khi gia nhiệt sữa bò tươi.









4.2.2 Mẫu sữa hợp tác xã bò sữa Long Hòa

Bảng 4.9: Hàm lượng HMF (µmol/lit) biến đổi theo thời gian và nhiệt độ

0

phút

15

phút

30

phút

45

phút

60

phút

75

phút

90

phút

105

phút65oC 9,63 10,87 10,57 11,87 15,93 19,93 20,73 26,8975oC 10,59 11,45 13,92 16,69 19,80 18,96 23,74 25,5085oC 11,26 12,50 13,78 13,20 14,56 16,99 35,12 38,2095oC 16,32 24,01 27,80 30,84 33,97 36,14 38,79 63,82

Hình 4.9: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của hàm lượng HMF trong sữa theo thời gian và nhiệt độ

0

10

20

30

4050

60

70

0 phút 15

phút

30

phút

45

phút

60

phút

75

phút

90

phút

105

phút

thời gian

m i r c o m o l / l i t

65oC

75oC

85oC

95oC









Bảng 4.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian gia nhiệt đến hàm lượng HMF có

trong sữa (mg HMF/kg sữa tươi)

0 phút15

phút30

phút45

phút60

phút75

phút90

phút105phút

Trungbình

65oC 1,18 1,33 1,29 1,45 1,95 2,44 2,54 3,29 1,9375oC 1,30 1,40 1,70 2,04 2,42 2,32 2,90 3,12 2,1585oC 1,38 1,53 1,69 1,61 1,78 2,07 4,28 4,66 2,3795oC 1,99 2,93 3,39 3,76 4,14 4,41 4,73 7,78 4,14

Trungbình

1,46 1,80 2,02 2,22 2,57 2,81 3,61 4,71

Các số liệu thu nhận được sau khi xử lý thống k ê bằng excel đều cho thấy có sự

khác biệt thống k ê ở mức ý nghĩa 1%.

Hình 4.10: Hàm lượng HMF thay đổi theo thời gian và nhiệt độ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 phút 15

phút

30

phút

45

phút

60

phút

75

phút

90

phút

105

phút

Thời gian

H à m l ư ợ n g H M F ( m g / k g s ữ a )

65oC

75oC

85oC

95oC









K ết quả từ hình 4.9, 4.10 và bảng 4.9, 4.10 cho thấy nhìn chung nhiệt độ càng

tăng và thời gian gia nhiệt càng dài thì lượng HMF trong sữa sinh ra càng nhiều. Ởhai mức nhiệt độ 65oC, 75oC và 85oC, lượng HMF sinh ra chỉ tăng nhẹ theo thời

gian. Tuy nhiên, ở mức nhiệt 95oC, ta có thể thấy r õ lượng HMF sinh ra nhiều vượt

tr ội hơn hẳn các mức nhiệt độ khác.

Ở mức nhiệt 65oC và 75oC, lượng HMF sinh ra tăng nhẹ theo nhiệt độ. Ở

65oC, trong 45 phút đầu gia nhiệt, lượng HMF sinh ra không nhiều, nhưng sau đó bắt đầu có sự gia tăng mạnh hơn. Ở nhiệt độ 75 oC, lượng HMF sinh ra khá điều hòa

theo nhiệt độ và thời gian gia nhiệt.

Ở 85oC, lượng HMF sinh ra trong khoảng thời gian đầu cũng tăng khá bình ổn,nhưng khi gia nhiệt quá 75 phút thì lượng HMF bắt đầu tăng nhanh. Ở mức nhiệt

95oC, lượng HMF được tạo ra nhiều nhưng cũng tăng khá đều. Tuy nhiên, khi gia

nhiệt từ 90 phút trở lên thì lượng HMF bắt đầu tăng cao. Cũng như lý do trên, ở 65oC, 75oC và 85oC, lượng nước mất đi do bốc hơi

chưa nhiều nên lượng HMF sinh ra lúc đầu không có biến động lớn. Sau mộtkhoảng thời gian gia nhiệt đủ lâu, lượng nước mất đi đủ lớn, lượng HMF bắt đầu

sinh ra nhanh và nhiều hơn. Riêng ở 95oC, do lượng nước mất đi nhiều ngay từ đầunên lượng HMF sinh ra cao hơn ở các mức nhiệt độ dưới.

Từ kết quả của thí nghiệm tr ên, ta có thể thấy lượng HMF sinh ra theo thời

gian và nhiệt độ ở mức nhiệt độ 85oC là khá bình ổn. Lượng HMF sinh ra ít bị biếnđộng bất ngờ và cũng không cần thời gian quá lâu để đạt được hàm lượng HMF

cao. Vì vậy, khoảng nhiệt độ thích hợp để tiến hành thanh trùng sữa với mục đíchtạo mùi thơm sữa từ HMF là 85oC. Khoảng thời gian thích hợp là từ 30 đến 60 phút

vì khoảng thời gian này lượng HMF sinh ra cũng đã khá nhiều, nếu tiếp tục kéo dài

thờ i gian gia nhiệt sẽ làm sữa mất đi mùi thơm dễ chịu mà thay vào đó là mùi thơm

gắt, gây khó chịu cho người tiêu dùng, đồng thời làm lãng phí thời gian và nhiênliệu để cấp nhiệt cho quá tr ình gia nhiệt. Bên cạnh đó còn gây ảnh hưởng đến các

dưỡng chất có trong sữa, làm giảm giá trị dinh dưỡng của sữa.

Theo k ết quả thu được từ khảo sát hàm lượng HMF trong mật tr àm giống ong

Ý và mật nhãn giống ong Ý của Nguyễn Lâm Thùy Dung, lượng HMF xác địnhđược khi gia nhiệt hai loại mật tr ên ở nhiệt độ 60oC trong 35 phút lần lượt là 15,75mgHMF/kg mật tr àm và 24,3 mgHMF/kg mật nhãn. Trong khi đó, khi gia nhiệt sữa

ở mức 65oC trong khoảng thời gian từ 30 đến 45 phút, lượng HMF xác định đượccủa sữa bò tươi dao động trong mức 1,29 đến 1,45 mgHMF/kg sữa. Với thời gian và

mức gia nhiệt không chênh lệch nhiều nhưng lượng HMF trong sữa bò tươi thấp









hơn nhiều so với lượng HMF được sinh ra khi gia nhiệt mật ong. Nguyên nhân là do

mật ong có tỷ lệ đường trong thành phần rất lớn, chiếm khoảng 82,4% và tỷ lệ nướcthấp, chỉ chiếm khoảng 17,1% (theo kết quả khảo sát của Nguyễn Lâm Thùy Dung).

Vì lượng nước ít, là môi trường thuận lợi để phản ứng Maillard xảy ra, và lượng

đường lớn nên lượng HMF sinh ra khi gia nhiệt mật ong lớn hơn khi gia nhiệt sữa bò tươi.









4.3 Hằng số tốc độ phản ứng (k) và năng lượng hoạt hóa (Ea)

Từ những kết quả thu được, thông qua chương tr ình xử lý bằng excel, ta xác

định được các thông số động học của quá tr ình hình thành HMF trong sữa bò tươi

trong quá trình gia nhiệt.

Bảng 4.11: Các thông số động học được tính dựa vào phương tr ình bậc nhất của sự

biến đổi hàm lượng HMF trong sữa bò tươi

Nhiệt độ k (mg HMF/kg sữa

tươi.phút-1)Ea (kJ/mol)

Mẫu sữa trại chăn nuôi thực nghiệm trường ĐHCT

65oC 0,0142

75oC 0,0152

85oC 0,0053

95oC 0,0131

13,865

Mẫu sữa hợp tác xã bò sữa Long Hòa

65oC0,0100

75oC 0,0086

85oC 0,0114

95oC 0,0102

-3,5









Nhìn chung ta có thể thấy sự tăng dần của hằng số tốc độ phản ứng (k) của

phản ứng tạo thành HMF trong sữa bò tươi. Khi nhiệt độ tăng thì hằng số tốc độ phản ứng cũng tăng. Điều đó có nghĩa là khi nhiệt độ tăng thì tốc độ sản sinh ra

HMF cũng tăng theo.

Ta thấy hằng số tốc độ phản ứng của mẫu sữa từ trại chăn nuôi thực nghiệmcủa trường Đại học Cần Thơ ở các nhiệt độ tương ứng nhìn chung là lớn hơn so với

hằng số tốc độ phản ứng của các mẫu sữa từ hợp tác x ã bò sữa Long Hòa. Nguyên

nhân là do trong mẫu sữa của trại chăn nuôi thực nghiệm có lượng đường lactose và

đạm lớn hơn so với mẫu sữa ở hợp tác xã bò sữa Long Hòa. Đường lactose và acid

amin trong đạm sữa là hai tác chất cần thiết để hình thành HMF trong sữa bò tươi.

Do đó, tỷ lệ của các chất này trong sữa cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ cũngnhư hàm lượng HMF được sinh ra trong quá tr ình gia nhiệt.

Tuy nhiên, hai tác chất cần thiết trong quá tr ình sinh ra HMF trong sữa bò tươilà đường và đạm không phải là hai nhân tố duy nhất chi phối sự hình thành HMF.

Bên cạnh đó còn có nhiều yếu tố khác như hàm lượng chất béo, lượng nước và các

chất khác có trong sữa bò tươi.

Ta có thể thấy hàm lượng béo trong mẫu sữa từ trại chăn nuôi thực nghiệmcủa trường Đại học Cần Thơ nhiều hơn hẳn so với mẫu sữa từ hợp tác xã bò sữa

Long Hòa. Hàm lượng béo quá nhiều có thể gây cản trở cho quá tr ình tương tác củahai tác chất là đường và đạm. Để vượt qua sự cản trở này đòi hỏi phải có một nguồn

năng lượng đủ lớn để hai tác chất này có thể liên k ết được với nhau. Chính vì vậy

mà năng lượng hoạt hóa trong mẫu sữa từ trại chăn nuôi thực nghiệm của trườngĐại học Cần Thơ cao hơn so với năng lượng hoạt hóa cần để tạo thành HMF trong

sữa bò tươi của mẫu sữa từ hợp tác xã bò sữa Long Hòa.

Bên cạnh đó, độ nhớt của môi trường cũng góp phần quyết định đến nhu cầu

về năng lượng hoạt hóa. Độ nhớt của sữa nhỏ, các cấu tử trong sữa sẽ dễ dàng vachạm và tương tác với nhau hơn. Trong quá tr ình làm thí nghiệm, theo nhận xét cảm

quan của bản thân, chúng tôi nhận thấy mẫu sữa từ hợp tác xã bò sữa Long Hòa có

độ nhớt nhỏ hơn so với mẫu sữa từ trại chăn nuôi thực nghiệm. V ì vậy nên năng

lượng cần thiết để tạo ra HMF trong sữa bò tươi của mẫu sữa từ hợp tác xã nhỏ hơnnăng lượng cần thiết để hình thành HMF trong sữa bò tươi của mẫu sữa từ trại chăn

nuôi thực nghiệm.

Ta có thể thấy r õ điều đó khi so sánh năng lượng hoạt hóa của quá tr ình hình

thành HMF trong mật ong với năng lượng hoạt hóa của quá tr ình tạo ra HMF trong

sữa bò tươi. Theo kết quả từ các thí nghiệm được thực hiện bởi Nguyễn Lâm Thùy









Dung, năng lượng cần thiết để phản ứng sinh ra HMF trong mật ong có thể diễn ra

là 247,746 kJ/mol đối với mật tr àm của giống ong Ý và 219,125 kJ/mol đối với mậtnhãn giống ong Ý. Vì mật ong có độ nhớt lớn hơn nhiều so với sữa bò tươi nên

năng lượng cần thiết để phản ứng sinh ra HMF cũng lớn hơn nhiều lần.

Ngoài ra, trong sữa bò tươi có chất béo, chất đạm và chất đường, đều là các

chất có thể cung cấp năng lượng rất lớn. Vì vậy, trong sữa tươi, phản ứng HMF có

thể dễ dàng xảy ra hơn nhờ vào nguồn nội năng của bản thân. Chính ví lý do đó, đôikhi HMF có thể tự sinh ra trong sữa mà không cần nguồn năng lượng cung cấp từ

bên ngoài (gia nhiệt) và thậm chí còn có thể phát nhiệt sau phản ứng.

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học R.Fink và H.G.Kessler từ phòng thí

nghiệm Nông nghiệp và Khoa học Sinh học ứng dụng của trường Katholieke

Universiteity Leuven trên các mẫu sữa bò tươi khi gia nhiệt ở 90oC trong thời gian

từ 0 phút đến 300 phút, hằng số tốc độ phản ứng k được xác định là 0,0035 µmol/litsữa, Ea có giá tr ị là 67,494 kJ/mol và k = 0,1 µmol/lit sữa,Ea = 108,547 kJ/mol.

Trong khi đó, các thí nghiệm khảo sát hàm lượng HMF của sữa bò tươi đượcthực hiện bởi Wendie L. Claeys, Linda R. Ludikhuyze và Marc E. Hendrickx khi

gia nhiệt sữa từ 90 đến 140oC đã tính được năng lượng hoạt hóa của phản ứng tạothành HMF là 90,2 kJ/mol, 88,7 kJ/mol và 99,1 kJ/mol.

Từ các kết quả tr ên ta có thể thấy vì sữa là một hệ phức tạp gồm nhiều cấu tử

với tỷ lệ thành phần thay đổi nên sự hình thành HMF trong các mẫu sữa có diễn biến hết sức phức tạp. Trong đó, hàm lượng các dưỡng chất thiết yếu trong sữa là

đường, đạm và béo cùng với tỷ lệ nước trong sữa là những nhân tố quan trọng trongquá trình tạo ra HMF trong sữa, dẫn đến sự thay đổi về các thông số động học của

quá trình sinh ra HMF.

4.4 So sánh kết quả ước đoán và kết quả thực nghiệm

Các thông số hằng số tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa của phản ứngsinh ra HMF được tính toán trong các thí nghiệm trên dựa theo mô hình của phản

ứng bậc 1. Chúng tôi tiến hành so sánh k ết quả ước đoán lý thuyết khi áp dụng hằngsố tốc độ phản ứng k tìm được bằng thực nghiệm để tính toán nồng độ HMF sinh ra

trong lý thuyết với nồng độ HMF được sinh ra trong thực nghiệm. Từ đó có thể môhình hóa phản ứng mà không cần tiến hành thí nghiệm thêm nhiều lần nữa.









Bảng 4.12: So sánh kết quả thực nghiệm (C tn) và lý thuyết (C lt) của mẫu sữa trại

chăn nuôi thực nghiệm

Thờigian

(phút)

65oC 75oC 85oC 95oC

C tn C lt C tn C lt C tn C lt C tn C lt0 1.48 0 1.34 0 6.62 0 5.03 015 1.9 0.213 1.64 0.228 6.82 0.0795 8.1 0.196530 1.87 0.426 2.5 0.456 7.36 0.159 12.47 0.39345 2.45 0.639 3.18 0.684 8.08 0.2385 13.31 0.589560 2.67 0.852 3.29 0.912 8.79 0.318 18.29 0.78675 3.04 1.065 3.55 1.14 10.33 0.3975 20.24 0.982590 6.17 1.278 4.04 1.368 10.65 0.477 20.31 1.179

105 6.59 1.491 9.25 1.596 10.65 0.5565 21.47 1.3755

Hình 4.11: Biểu đồ so sánh số liệu thực nghiệm và lý thuyết

mẫu sữa trại chăn nuôi thực nghiệm ở 65oC

R2 = 0.7997

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

0 15 30 45 60 75 90 105

Thời gian (phút)

N ồ n g

đ ộ H M F ( m g / k g s ữ a )

C tn

C lt

Linear (C tn)













R2 = 0.6979

0

1

23

45

6

7

8

9

10

0 15 30 45 60 75 90 105

Thời gian (phút)

N ồ n g đ ộ H M F ( m g / k g s ữ a )

C tn

C ltLinear (C tn)

R2 = 0.952

0

2

4

6

8

10

12

0 15 30 45 60 75 90 105

Thời gian (phút)

N ồ n

g đ ộ H M F ( m g / k g s ữ a )

C tn

C lt

Linear (C tn)











Từ bảng 4.12 và các hình 4.11, 4.12, 4.13 và 4.14, ta thấy rằng lượng HMFsinh ra trong thưc tế nhiều hơn so với lượng HMF ước đoán theo lý thuyết rất nhiều.

Nguyên nhân dẫn đến sai số đó là do khi gia nhiệt quá cao hoặc thời gian gia nhiệtquá dài thì protein trong sữa bắt đầu bị biến tính, dẫn đến sự ảnh hưởng quá tr ình

hình thành HMF. Lượng nhiệt cung cấp càng cao và thời gian gia nhiệt càng lâu thì

protein càng dễ bị biến tính, lượng HMF sinh ra trong sữa cũng từ đó mà biến động

theo.

Bảng 4.13: So sánh kết quả thực nghiệm (C tn) và lý thuyết (C lt) của mẫu sữa LongHòa

Thờigian

(phút)65oC 75oC 85oC 95oC

C tn C lt C tn C lt C tn C lt C tn C lt0 1.1762 0 1.3 0 1.38 0 1.99 0

15 1.328 0.15 1.4 0.129 1.53 0.171 2.93 0.15330 1.29 0.3 1.7 0.258 1.69 0.342 3.39 0.30645 1.45 0.45 2.04 0.387 1.61 0.513 3.76 0.45960 1.95 0.6 2.42 0.516 1.78 0.684 4.14 0.61275 2.44 0.75 2.32 0.645 2.07 0.855 4.4 0.76590 2.54 0.9 2.9 0.774 4.28 1.026 4.73 0.918

105 3.29 1.05 3.12 0.903 4.66 1.197 7.78 1.071

R2 = 0.9403

0

5

10

15

20

25

0 15 30 45 60 75 90 105

Thời gian (phút)

N ồ n g đ ộ H M F ( m

g / k g s ữ a )

C tn

C lt

Linear (C tn)










mẫu sữa Long Hòa ở 65oC



R2 = 0.9038

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

0 15 30 45 60 75 90 105

Thời gian (phút)

N ồ n g đ ộ H M F ( m g / k g s ữ

a )

C tn

C lt

Linear (C tn)

R2 = 0.9688

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.503.00

3.50

0 15 30 45 60 75 90 105

Thời gian (phút)


C tn

C lt

Linear (C tn)













R2 = 0.7137

0

0.5

11.5

22.5

3

3.5

4

4.5

5

0 15 30 45 60 75 90 105

Thời gian (phút)


C tn

C lt

Linear (C tn)

R2 = 0.8154

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 15 30 45 60 75 90 105

Thời gian (phút)


C tn

C lt

Linear (C tn)









Từ bảng 4.13 và các hình 4.15, 4.16, 4.17 và 4.18, ta thấy rằng lượng HMF

sinh ra trong thực tế nhiều hơn so với lượng HMF ước đoán theo lý thuyết rất nhiều.

K ết quả thực nghiệm cho thấy có sự sai biệt nhất định với đường chuẩn của nồng độHMF trong sữa bò tươi. Như đã nói trên, nguyên nhân dẫn đến sai số đó là do khi

gia nhiệt quá cao hoặc thời gian gia nhiệt quá dài thì protein trong sữa bắt đầu bị

biến tính, dẫn đến sự ảnh hưởng quá tr ình hình thành HMF. Lượng nhiệt cung cấpcàng cao và thời gian gia nhiệt càng lâu thì protein càng dễ bị biến tính, lượng HMF

sinh ra trong sữa cũng từ đó mà biến động theo.









CHƯƠ NG 5

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

5.1 Kết luận

Qua quá trình tiến hành khảo sát sự thay đổi hàm lượng củahydroxymethylfurfural (HMF) có trong sữa bò tươi được thu thập từ trại chăn nuôi

thực nghiệm của trường Đại học Cần Thơ và hợp tác xã bò sữa Long Hòa, chúng tôicó các k ết luận sau:

5.1.1 Hàm lượng HMF trong sữa bò tươi

Có thể thấy r õ sự thay đổi hàm lượng của HMF trong sữa bò tươi:

- Nhiệt độ càng tăng và thời gian gia nhiệt càng dài thì lượng HMF trong sữasinh ra càng nhiều. Điều này hoàn toàn phù hợp với các quy tắc động học của

phản ứng hóa học. Ngoài ra, tỷ lệ các dưỡng chất đường, đạm và béo cũng có

tác động trực tiếp đến sự hình thành HMF trong sữa.

- Lượng HMF khi gia nhiệt ở 65oC, 75oC và 85oC được sinh ra khá điều hòa, ít

có sự biến động tăng giảm đột ngột. Ở 65oC và 75oC, sữa bò tươi cần được

gia nhiệt thời gian khá dài mới đạt được mức HMF cao.

- Lượng HMF khi gia nhiệt ở 95oC có sự gia tăng khá nhanh và có sự gia tăngkhá lớn. Hàm lượng HMF khi gia nhiệt ở 95oC có giá tr ị cao hơn hẳn ở các

nhiệt độ bên dưới.

- Để đạt được một lượng HMF cần thiết, cần phải gia nhiệt sữa bò tươi ở nhiệtđộ 65oC và 75oC trong thời gian khá dài, do đó đây không phải là lựa chọn

thích hợp khi muốn nâng cao mùi thơm sữa bằng cách tạo ra nhiều HMF.

- Ở nhiệt độ 95oC, lượng HMF sinh ra quá nhanh và nhiều. Điều này dẫn đếnviệc khó khống chế hàm lượng HMF như ý muốn. Vì vậy đây cũng không

phải là lựa chọn thích hợp khi muốn nâng cao mùi thơm sữa bằng cách tạo ranhiều HMF.

- Nhiệt độ 85oC là nhiệt độ thích hợp để tiến hành thanh trùng sữa nếu muốn

tạo nhiều mùi thơm sữa nhờ HMF vì đây là mức nhiệt cho ra lượng HMFkhá đều đặn và tốc độ hình thành HMF cũng không quá nhanh nên có thể dễ

dàng đạt được mức HMF như mong muốn. Thời gian gia nhiệt sữa để đạtmức HMF cần thiết cũng không quá dài (từ 30 đến 60 phút).









5.1.2 Hằng số tốc độ phản ứng (k) và năng lượng hoạt hóa E a

Dựa vào hàm lượng HMF sinh ra theo thời gian và nhiệt độ gia nhiệt, ta xác

định được hằng số tốc độ hình thành HMF và năng lượng cần thiết để phản ứng tạo

ra HMF xảy ra. Với mẫu sữa từ trại chăn nuôi thực nghiệm trường Đại học Cần Thơ, năng

lượng hoạt hóa của phản ứng sinh ra HMF trong sữa bò tươi được xác định là13,865 kJ/mol. Các hằng số tốc độ phản ứng ở các nhiệt độ 65 oC, 75oC, 85oC và

95oC lần lượt là 0,0142, 0,0152, 0,0053 và 0,0131 (mgHMF/kg sữa tươi.phút-1).

Với mẫu sữa từ hợp tác xã bò sữa Long Hòa, năng lượng hoạt hóa xác địnhđược là -3,5 kJ/mol (phản ứng không cần cung cấp năng lượng từ bên ngoài). Các

hằng số tốc độ phản ứng ở các nhiệt độ 65oC, 75oC, 85oC và 95oC lần lượt là0,0100, 0,0086, 0,0114 và 0,0102 (mgHMF/kg sữa tươi.phút-1).

5.2 Kiến nghị

Tiến hành thêm nhiều thí nghiệm tr ên các mẫu sữa khác để thấy r õ sự ảnh

hưởng của tỷ lệ các dưỡng chất trong sữa ảnh hưởng đến sự h ình thành HMF.

Tiến hành thêm những thí nghiệm với các mức nhiệt độ khác, đặc biệt làkhoảng nhiệt độ tr ên 100oC vì đây là mức nhiệt thường được dùng để tiến hành tiệt

trùng sữa. Từ đó có thể thấy r õ sự khác biệt về nồng độ HMF sinh ra trong quá tr ình

thanh trùng và tiệt tr ùng.

Tiến hành thêm các thí nghiệm với thời gian gia nhiệt khác để thấy sự ảnh

hưởng của thời gian lên sự hình thành HMF.

Thực hiện các thí nghiệm ở áp suất cao để theo dõi xem phản ứng sinh raHMF có xảy ra không và xảy ra như thế nào.









TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT

[1] Nguyễn Lâm Thùy Dung Khảo sát sự thay đổi thành phần

hydroxymethylfurfural có trong mật ong , 2009,Luận văn tốt nghiệp đại học ngành

Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Cần Thơ.

[2] Tr ần Thị Huệ Giáo trình động hóa học, 2007, Bộ môn Hóa học, Khoa Sư Phạm,

Trường Đại học Cần Thơ.

[3] Tr ần Như Khuyên, Nguyễn Thanh Hải Giáo trình công nghệ bảo quản và chếbiến sản phẩm chăn nuôi, 2007, Nhà xuất bản Hà Nội.

[4] Trương Thị Bích Liên Đánh giá khả năng sinh sản, sản xuất sữa và xác định

ảnh hưởng của ba mức bổ sung thức ăn hỗn hợp lên năng suất và chất lượng sữa bò

nuôi t ại Sóc Trăng , 2010,Luận văn thạc sĩ khoa Nông nghiệp, chuyên ngành Chăn

nuôi, Trường Đại học Cần Thơ.

[5] Lê Văn Liễn, Lê Khắc Huy, Nguyễn Thị Liên Công nghệ sau thu hoạch đối vớicác sản phẩm chăn nuôi, 1997, Nhà xuất bản Nông nghiệp.

[6] Tr ần Sơn Động hóa học, 2001, Nhà xuất bản Khoa học và K ỹ thuật.

[7] Lê Ngọc Tú và cộng sự Hóa sinh công nghiệp, 2004, Nhà xuất bản Khoa học và

K ỹ thuật Hà Nội.

TÀI LIỆU TIẾNG ANH

[8] Wendie L. Claeys, Linda R. Ludikhuyze and Marc E. Hendrickx, Formation

kinetics of hydroxymethylfurfural, lactulose and furosine in milk heated under

isothermal and non-isothermal conditions,2001, Journal of Dairy Research.

[9] J. Liq Chrom. & Rel. Technol Determination of furfural compounds in enternal

formula, 2001, Spain.

[10] Fracisco J. Morales Building skills on the analysis of thermal process

contaminants in food , October 2007, Spain.[11] R. Fink & H. G. Kessler HMF values in heat treated and stored milk , 1986,

Katholieke Universiteity Leuven.

[12] Intrinsic indicators for the authencity of thermal processed milk: HMF ,

Katholieke Universiteity Leuven.









TÀI LIỆU TỪ INTERNET

[13] http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/ky-thuat-chan-nuoi-bo-sua-thanh-phan-va-cac-

yeu-to-anh-huong-den-san-luong-sua.492378.html

[14] http://agriviet.com/nd/200-cach-bao-quan-sua-bo/ [15] http://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%AFa_t%C6%B0%C6%A1i

[16] http://vnexpress.net/gl/kinh-doanh/doanh-nghiep-viet/2011/07/vinamilk-nang-

cao-kiem-tra-chat-luong-nguyen-lieu-sua-tuoi/

[17] http://vst.vista.gov.vn/home/database/an_pham_dien_tu/MagazineName.2004-

05-26.5439/2009/2009_00006/MItem.2009-09-28.2314/MArticle.2010-01-

15.4449/marticle_view

[18] http://nlsh.khcn-

moit.gov.vn/default.aspx?page=news&do=detail&category_id=136&news_id=9636

http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Che-bien-nhien-lieu-xe-hoi-tu-hoa-qua/20709719/188/

[19] http://www.sciencedaily.com/releases/2009/05/090519134837.htm

[20] http://www.suatuoi.com.vn/loi-ich-cua-sua/207-uong-sua-tuoi-tranh-nguy-co-

dot-quy-va-dau-tim.html

[21] http://www.suatuoi.com.vn/loi-ich-cua-sua/199-sua-tuoi-hon-ca-my-pham.html

[22]http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract;jsessionid=AB1B92B138

A4EDE0A790607D82B30FFE.journals?fromPage=online&aid=82291 [23] http://dantri.com.vn/c7/s7-150387/phan-biet-khai-niem-cac-loai-sua-nuoc.htm

[24] http://hanex.vn/hanex/news_detail/c19389/i8647/qua-trinh-thanh-trung.html

[25] http://thuviencongdong.com/chuyen-de-khoi-nganh-xa-hoi/27334-trinh-bay-

ve-qua-trinh-thanh-trung-ban-chat-cua-qua-trinh-thanh-trung-la-gi-nguyen-li-

chung-cau-tao-bo-phan-lam-viec-va-mot-so-thiet-bi-thanh-trung-ma-ban-biet.html

[26] http://suathanhtrung.wordpress.com/2012/03/

[27] http://www.vinamilk.com.vn/suathanhtrung/faq_content.aspx

[28]http://www.researchgate.net/publication/11841371_Formation_kinetics_of_hydroxymethylfurfural_lactulose_and_furosine_in_milk_heated_under_isothermal_and

_non-isothermal_conditions

[29] http://www.fileden.com/files/2008/1/5/1681423/document/mailard.ppt









[30] http://hera.ugr.es/doi/15007182.pdf

[31] http://www.rsc.org/publishing/journals/AI/article.asp?doi=ai9953200515

[32] http://vi.wikipedia.org/wiki/Sữa_tươi

[33] http://www.if.csic.es/proyectos/cost927/COST927-TS-HMF-FJM.pdf

[34] http://www.google.com.vn/








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân x

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Xử lý thống k ê số liệu của mẫu sữa trại chăn nuôi thực nghiệm trường

Đại học Cần Thơ

Anova: Two-Factor Without Replication

SUMMARY Count Sum Average Variance

65oC 8 26.17828 3.272285 3.92949175oC 8 28.76888 3.59611 6.08228985oC 8 69.29965 8.662456 2.90149195oC 8 119.2166 14.90208 37.75207

0 phút 4 14.4777 3.619425 6.92444415 phút 4 18.46261 4.615653 11.0951130 phút 4 24.19812 6.04953 24.3362245 phút 4 27.01866 6.754665 25.3442660 phút 4 33.03315 8.258287 52.2601875 phút 4 37.15449 9.288622 64.3319790 phút 4 41.16304 10.29076 52.19171105 phút 4 47.95569 11.98892 42.75049

ANOVASource of

Variation SS df MS F P-value F crit

Rows 713.6735 3 237.8912 40.27839 6.86E-09 3.072467Columns 230.6277 7 32.94682 5.578369 0.000977 2.487578Error 124.0297 21 5.906174

Total 1068.331 31








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân xi

Phụ lục 2: Xử lý thống k ê số liệu của mẫu sữa hợp tác xã bò sữa Long Hòa

Anova: Two-Factor Without Replication

SUMMARY Count Sum Average Variance

65oC 8 15.45764 1.932205 0.57703175oC 8 17.20694 2.150867 0.444147

85oC 8 18.99965 2.374957 1.724912

95oC 8 33.14287 4.142858 2.924898

0 phút 4 5.842141 1.460535 0.132474

15 phút 4 7.188832 1.797208 0.578352

30 phút 4 8.075529 2.018882 0.876292

45 phút 4 8.866566 2.216641 1.121533

60 phút 4 10.29198 2.572995 1.169274

75 phút 4 11.23732 2.80933 1.158295

90 phút 4 14.45364 3.61341 1.121132

105 phút 4 18.85109 4.712772 4.667734

ANOVASource ofVariation SS df MS F P-value F crit

Rows 24.54911 3 8.183035 21.68061 1.24E-06 3.072467

Columns 31.77077 7 4.538681 12.02505 4.29E-06 2.487578

Error 7.926148 21 0.377436

Total 64.24602 31








SVTH: Nguyễn Thị Thu Vân xii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2012

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN

Năm học: 2011 – 2012

1. Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Thu Vân MSSV: 2082248

Ngành: Công nghệ hóa học Khóa: 34

2. Tên đề tài: Xác định hàm lượng hydroxymethylfurfural (HMF) có trong sữa bò

tươi tại các nông hộ ở thành phố Cần Thơ.

Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm Công nghệ Hóa Học – Khoa Công Nghệ – Đại học Cần Thơ và phòng thí nghiệm bộ môn Chăn nuôi – Khoa Nông

nghiệp và Sinh học ứng dụng – Đại học Cần Thơ.

Thời gian thực hiện: 13/02/2012 đến 13/04/2012.

3. Họ tên cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Tuyết Nhung.

4. Mục tiêu của đề tài:Xác định hàm lượng HMF có thể làm thay đổi màu sắc và ảnh hưởng đến chất

lượng sữa bò tươi (được nuôi ở các nông hộ) và đưa ra lời khuyên về mức HMF

thích hợp cho quá tr ình gia nhiệt sữa. Xác định hằng số tốc độ phản ứng và nănglượ ng hoạt hóa của quá tr ình sinh ra HMF trong sữa bò tươi với hai nhân tố là nhiệt

độ và thời gian gia nhiệt.

5. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài

a) Các nội dung chính của đề tài:

Khảo sát sự thay đổi hàm lượng Hydroxymethylfurfural (HMF) có trong cácsữa bò tươi của các nông hộ tại thành phố Cần Thơ.

Xác định hằng số tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa của phản ứng tạo

thành HMF trong sữa bò tươi.








b) Giới hạn của đề tài:

Các chỉ tiêu cần theo dõi trong quá trình tiến hành thí nghiệm: hàm lượng

HMF được sinh ra, phân tích một số dưỡng chất có trong sữa, xác định hằng số tốc

độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa của HMF. 6. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 500.000 đồng.

Ý KIẾN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ

ThS. Nguyễn Thị Tuyết Nhung Nguyễn Thị Thu Vân

Ý KIẾN CỦA BỘ MÔN Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG LVTN

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

xác định thành phần dưỡng chất và sự thay đổi hàm lượng hydroxymethylfurfural...

Documents