Tìm hiểu về casein và đông tụ casein sữa ?
Đăng 4 năm trước
CASEIN VÀ ĐÔNG TỤ CASEIN SỮA
Casein là tên của một nhóm protein chủ yếu trong sữa. Casein có mặt trong tất cả các sữa động vật, bao gồm cả sữa người. Trong sữa bò casein chiếm gần 80% tổng số protein hay khoảng 26 g cho 1 lít sữa.
Casein được chia làm bốn nhóm phụ α ó -,α s2 -, β- và κ-casein. Cả bốn nhóm này đều rất không đồng nhất và có chứa từ 2 – 8 các biến thể gen khác nhau. Những biến thể này khác nhau chỉ bởi một số ít axit amin. Điểm chung giữa casein α- và β là các axit amin được este hóa thành axit phosphoric. Axit phosphoric này liên kết với canxi (có chứa nhiều trong sữa) để hình thành các liên kết nội phân tử và ngoại phân tử.
Điều này khiến casein dễ dàng tạo chuỗi polymer có chứa một vài loại casein giống hay khác nhau. Do có nhiều nhóm phosphate và những nhóm kỵ nước trong phân tử casein, các phân tử polyme được hình thành từ casein rất đặc biệt và bền. Những phân tử này được cấu tạo từ hàng trăm và hàng nghìn những phân tử đơn lẻ và hình thành nên dung dịch keo, tạo nên màu trắng của sữa. Những phức chất này được gọi là các micelle casein. Hình 1 cho thấy các micelle casein bao gồm một phức hợp các dưới-micelle, có đường kính từ 10 đến 15 nm (1 nm = 10–9 m). Một micelle với kích thước trung bình có tới 400 đến 500 dưới-micelle và có thể có kích thước lớn tới 0.4 micron (0.0004 mm).
Hình 1 : Trên: Cấu tạo một micelle casein.
Chú thích : A: dưới-micelle; B : chuỗi bề mặt; C: Phosphat canxi;
D: κ -casein; E: nhóm phosphat
Phosphat canxi và tương tác kỵ nước giữa các dưới-micelle đảm bảo cho tính bền vững của cấu trúc micelle casein. Phần ưa nước của κ -casein có chứa nhóm carbohydrate, nhóm này đính ở bên ngoài của các micelle phức hợp (B trong hình 1), tạo nên một “lớp tóc”, nhưng quan trọng hơn là chúng giúp các micelle bền vững, chống lại sự kết tụ.
Casein và các nhóm carbonhydrate của nó rõ ràng rất quan trọng trong sản xuất phomat. Được sử dụng trong công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất phomat, men dịch vị loại bỏ carbonhydrate của casein ra khỏi bề mặt của micelle. Do đó các micelle sẽ mất đi khả năng hòa tan và liên kết với nhau để tạo thành sữa đông.
Ở nhiệt độ thấp, cấu trúc của các micelle kém bền, nguyên nhân do chuỗi κ -casein bắt đầu phân ly và hydroxyphosphat canxi tách khỏi cấu trúc micelle. Người ta cho rằng vì β-casein là casein kị nước nhất và các tương tác kị nước lại kém bền khi nhiệt độ giảm thấp. Sự thủy phân β-casein thành γ-casein và proteose-peptones ( sản phẩm phân hủy ) đồng nghĩa với năng suất thấp trong sản xuất phomat bởi lẽ proteose-peptone bị mất đi trong whey.
Các enzyme thủy phân protein khác cũng có thể được sử dụng để làm sữa đông, nhưng thường chúng không đặc hiệu. Người ta còn dùng các protease thực vật thay cho men dịch vị để sản xuất phomat chay. Tuy nhiên, những sản phẩm này có hương vị khác biệt và năng suất cũng thấp hơn.
Kết tủa bằng axit
Độ pH của sữa sẽ giảm nếu axit được bổ sung hoặc sữa có chứa các vi khuẩn sinh axit. Sữa, thông thường có độ pH vào khoảng 6.5-6.7, khi được axit hóa thì một vài quá trình sẽ xảy ra:
- Trước hết photphat canxi có trong micelle casein sẽ hòa tan và tạo ra các ion Ca 2+ , các ion này sẽ thâm nhập cấu trúc micelle và tạo nên những liên kết nội bền vững.
- Sau đó độ pH của sữa sẽ tiến đến điểm đẳng điện của từng loại casein. Điểm đẳng điện là điểm mà tại đó khả năng hòa tan của casein là thấp nhất và thường nằm trong khoảng 4.2 -4.7.
Hai quá trình này khởi đầu sự thay đổi trong chính những micelle, bắt đầu là sự tăng về kích thước của micelle thông qua qúa trình kết tụ và cuối cùng tạo thành một khối kết tụ đặc.
Những quá trình này xảy ra trong sữa lên men. Trong sữa lên men, như sữa chua, vi khuẩn cũng sản sinh polysaccharides tạo độ mịn cho khối kết tụ.
Casein đã bị kết tủa bởi axit sẽ hòa tan trở lại nếu bổ sung một lượng dư lớn hydroxit natri. Sản phẩm tạo thành caseinate natri được sử dụng như là một thành phần thưc phẩm chủ yếu là nhờ đặc tính tạo thể sữa. Cấu trúc micelle gốc không thể phục hồi lại bằng cách bổ sung hydroxit.