Chất béo trong sữa

Chất béo trong sữa khi cô đặc

Định nghĩa và tính chất hóa học của Chất Béo

Chất béo được cấu thành từ các phân tử acid béo đơn lẻ gắn vào glycerol (là một dạng rượu đa chức, gồm 3 axid béo gắn vào gốc Carbonhydrates C3H5. Glycerol là một thành phần quan trọng tạo nên chất béo, thuốc nổ nitroglyxeril..) Loại phổ biến nhất của chất béo được gọi là triglyceride (chất béo trung tính) hoặc triacylglycerol. Nó có chứa 3 acid béo gắn vào nhóm C3H5 như sau:

Vì có nhiều loại acid béo có thể gắn vào gốc C3H5, nên có nhiều loại triglyceride (chất béo trung tính). Chất béo có thể được cấu thành từ Diglycerides (một gốc C3H5 liên kết với 2 acid béo) hoặc là từ Monoglycedides (một gốc C3H5 liên kết với 1 loại axid béo). Mono- và diglycedides được sử dụng như chất nhũ hóa – những hợp chất tách chất béo và nước không tan vào nhau như trong kem.

Bản thân axid béo có thể có chiều dài từ 4 đến 22 Carbon, thẳng hoặc phân nhánh. Nguyên tử Carbon có hóa trị bốn. Với acid béo chưa no, tức là mỗi Carbon có một liên kết với 1 Carbon khác và 2 nguyên tử Hydro trong một chuỗi liên tục -CH2-CH2-CH2-… Vì không muốn đi quá sâu vào vấn đề hóa học này nên bài viết đưa ra các dạng liên kết của chất béo như hai hình sau:

Saturated: Acid no, Unsaturated: Acid không no

Với Acid béo không no, có 2 dạng liên kết Cis và Trans

Mô tả viết tắt cho các Acid béo là danh sách số lượng Carbon, dấu :, và số lượng liên kết đôi.

Ví dụ:

-    -    4:0 là 1 chuỗi 4 Carbon không có liên kết đôi;

-    -   18:1 là 1 chuỗi 18 Carbon với 1 liên kết đôi; (gọi là axid béo không no đơn vì có một liên kết đôi giữa 2 Carbon)

Với các Acid béo không no, c là ký hiệu của liên kết dạng cis, t là ký hiệu của liên kết dạng trans (vui lòng xem lại sách giáo khoa hóa lớp 11, 12, và hình vẽ bên trên là một hình ảnh trực quan về cis và trans). Ví dụ:

-    -   18:2 c là 1 chuỗi 18 Carbon với 2 liên kết đôi, cả 2 đều liên kết dạng Cis

Tên gọi Omega-3 và Omega-6 là nói về liên kết của Acid béo mà nguyên tử Carbon thứ 3 và thứ 6 đều bắt đầu từ phần kết thúc của 1 chuỗi mà không gắn vào gốc C3H5, và là nơi liên kết đôi đầu tiên hình thành. Omega là một ký tự của Hy Lạp, Ω , để chỉ ra vị trí Omega.

Omega 3 - Vị trí Carbon thứ 3 có liên kết đôi

Các hợp chất béo khác là Phospholipid và Sterol. Phospholipid là một dạng chất béo trung tính cơ bản có 1 nhóm Phosphate ở vị trí thứ 3 của chuỗi Carbon. Nhóm Phosphate được hình thành từ Phosphorus (phốt pho) và Oxygen (Ô xi). Phospholipid là màng ngăn giữa hợp chất hòa tan trong  sữa nước và các hợp chất không hòa tan trong sữa nước. Nó giúp cho các chất béo không bị tan vào nhau và tan vào trong enzim của sữa. Phospholipid là thành phần quan trọng trong màng tế bào. 

Phospholipid chiếm khoảng 1% lượng chất béo trong sữa. Có 2 loại Phospholipid nhiều nhất trong sữa là Phosphotidylcholine và sphingomyelin. Sphingomyelin đã được chứng minh là có khả năng ngăn ngừa một số bệnh ung thư.

Sterol, ví dụ như cholesterol là một cấu trúc hóa học phức tạp và đóng vai trò quan trọng với Hormon ở người.

Tính chất hóa học của chất béo trong sữa

Sữa có khoảng 3.4% là chất béo. Chất béo trong sữa có thành phần phức tạp nhất trong số các chất béo mà con người hấp thụ được. Có khoảng hơn 400 loại acid béo khác nhau đã được tìm ra ở chất béo trong sữa. Trong số đó có khoảng từ 15-20 loại acid béo tạo thành hơn 90% của chất béo trong sữa. Các chất béo chủ yếu trong sữa là các dạng sau:

Dạng 1: No - Liên kết thẳng - có từ 4 đến 18 Carbon (4:0, 6:0, 8:0, 10:0, 12:0, 14:0, 16:0, 18:0),

Dạng 2: Không no đơn (16:1, 18:1) Hay còn gọi là Omega 9 (có một liên kết đôi giữa 2 Carbon)

Dạng 3: Không no đa (18:2, 18:3) Hay còn gọi là Omega 3 và Omega 6 (có nhiều hơn 1 liên kết đôi giữa các nguyên tử Carbon)

Một số loại Acid béo trong sữa tuy có lượng rất nhỏ nhưng tạo nên hương vị độc đáo và hấp dẫn trong sữa và bơ

Các thành phần acid béo trong sữa có thể bị thay đổi trong suốt chu kỳ tiết sữa của bò. Các acid béo có từ 4-14 Carbon chiều dài thường được tạo ra trong tuyến vú của bò. Một vài acid béo có chiều dài 16 Carbon do cơ thể bò tiết ra, và một số là tổng hợp từ đồ ăn của bò. Tất cả các acid béo có chiều dài 18 Carbon đều do bò tổng hợp từ thức ăn của nó.

Các thay đổi hệ thống trong cấu trúc chất béo của sữa là do giai đoạn bò cho con bú, hoặc do lượng năng lượng cần thiết cho chính con bò đó tạo ra. Trong giai đoạn đầu khi bò cho con bú, tuyến vú chưa sản xuất nhiều acid béo, do đó các acid béo chủ yếu đến từ cơ thể bò và thức ăn, và thường có độ dài từ 16-18 Carbon. Một thời gian sau, tuyến vú bắt đầu tạo nhiều acid béo hơn nên các acid béo này có độ dài từ 4-14 Carbon và nhiều nhất là các acid béo có 4 hoặc 6 Carbon. Sự thay đổi này không ảnh hưởng nhiều đến thành phần dinh dưỡng trong sữa, nhưng có thể có ảnh hưởng đến các đặc điểm chế biến cho các sản phẩm từ sữa – như bơ.

Chất béo trong sữa gồm khoảng 65% acid béo no, 30% acid béo không no đơn, và 5% acid béo không no đa. Từ góc độ dinh dưỡng, không phải acids béo nào cũng tốt. Các acid béo no có thể gây ra nồng độ cholesterol cao trong máu và các bệnh về tim mạch. Tuy nhiên, các Acid béo có độ dài Carbon ngắn (từ 4-8 Carbon) được chuyển hóa khác với các Acid béo có độ dài Carbon dài (từ 16-18 Carbon) và không phải là nguyên nhân cho các bệnh tim mạch. Acid Linoleic liên hợp (Omega 6) là một acid béo liên kết dạng trans rất có lợi cho con người. Các vấn đề này sẽ được đề cập cụ thể trong phần Sữa và sức khỏe con người

Tính chất hóa học của chất béo trong sữa

Chất béo trong sữa tan ở trong một phạm vi nhiệt độ rộng, từ xấp xỉ -40°C đến 40°C. Điều này được minh họa bằng độ cứng của bơ trong tủ lạnh so với nhiệt độ phòng. Tại tủ lạnh, bơ đạt 50% rắn, còn trong nhiệt độ phòng thì là 20%. Bơ mềm hơn khi nhiệt độ tăng lên. Nhiệt độ hóa lỏng của sữa được tạo thành từ nhiệt độ hóa lỏng của từng loại acid béo và vị trí của các liên kết acid béo trong phân tử chất béo trung tính. Chất béo trung tính tồn tại trong sữa ở dạng giọt nhỏ. Các giọt này được bao bọc bởi màng Protein và 

Phospholipid làm cho hình dạng các giọt ổn định trong dung dịch nước pha sữa. Một giọt dung dịch này có kích thước từ nhỏ hơn 1 micromet cho đến 10 micromet. Sự phân bố kích thước không đều này làm cho các giọt lớn hơn nổi lên trên trong quá trình gọi là nổi váng sữa (creaming), tạo ra một lớp váng sữa ở trên bề mặt của thùng chở sữa. Sữa được đánh cho đồng nhất để giảm các giọt chất béo lớn xuống dưới 1 micromet, tạo thành một dung dịch đồng đều sữa và nước, giảm thiểu việc nổi váng sữa

Sự suy giảm chất béo trong sữa

Chất béo trong sữa có thể bị giảm do hoạt hóa của enzyme, ánh sáng mặt trời và ô xi hóa. Mỗi hoạt động này có các cơ chế khác nhau.

Các enzyme phân hủy chất béo trong sữa được gọi là lipase, và quá trình này được gọi là lipolysis (sự phân giải lipid). Lipase trong sữa đến từ nhiều nguồn: Bản thân của sữa, nhiễm khuẩn trong không khí, các vi khuẩn được cố ý thêm vào trong quá trình lên men, hoặc các tế bào soma ở trong sữa. Lipase loại bỏ các acid béo trong liên kết C3H5 trong chất béo trung tính. Thông thường, việc này sẽ gây ra mùi ôi không mong muốn ở sữa. Việc thanh trùng sẽ làm lipolysis không diễn ra và tăng tuổi thọ cho sữa. Tuy nhiên, trong một số loại Pho mát – ví dụ Pho mát xanh, Pho mát provolone – một lượng nhỏ lipolysis là cần thiết để tạo ra hương vị đặc trưng cho Pho mát.

Ánh sáng có thể làm suy giảm nhanh chóng chất béo trong sữa và tạo ra sự mất mùi của sữa. Việc mất mùi này là do protein trong sữa bị giảm đi. Việc đựng sữa trong các container đục sẽ làm giảm thiểu việc này. Sữa cũng có thể bị giảm béo do các tác động từ phản ứng Oxi hóa – Oxi sẽ tấn công vào liên kết đôi trong các Acid béo không no. Quá trình ô xi hóa các phospholipid không no trong sữa tạo ra sự mất mùi của sữa, và tạo nên các mùi vị như: mùi sơn, mùi cá và mùi kim loại

Ảnh hưởng của phương pháp nhiệt khử trùng lên chất béo trong sữa

Chất béo trong sữa có biên độ hóa lỏng rộng, và hoàn toàn hóa lỏng ở 40°C. Nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (HTST) khi áp dụng phương pháp thanh trùng không ảnh hưởng đến chức năng và dinh dưỡng của chất béo trong sữa. Khi xử lý ở nhiệt độ cao hơn có thể gây ra phản ứng Oxi hóa và làm giảm chất béo trong sữa, giảm hương vị sữa. Khi xử lý ở nhiệ độ siêu cao (UHT), thanh trùng có thể phá vỡ các chất béo trong sữa, làm mất ổn định các giọt chất béo, gây ra hiện tượng đông tụ chất béo.