Sharing Chemistry with the Community

Hóa học của sữa bò

Sữa là một thành phần dinh dưỡng thiết yếu trong cuộc sống. Không những chúng cung cấp và bổ sung dinh dưỡng ngoài khẩu phần ăn hàng ngày của chúng ta.

Sữa còn góp phần thúc đẩy tăng trưởng chiều cao trong dân số. Bên cạnh sữa mẹ thì sữa bò là một trong những loại sữa động vật được biết đến sớm nhất. Theo khuyến cáo thì nên uống sữa ít nhất một lần trong ngày. Nhưng có một số quan ngại về việc sử dụng loại sữa này do các vấn đề liên quan đến y tế.

Tất nhiên lại một lần nữa hóa học có thể giúp chúng ta trả lời một số câu hỏi về sữa, bao gồm lý do tại sao sữa lại có màu trắng và tại sao một số người lại không thể uống được? Để thuận tiện, hôm nay chúng ta sẽ tập trung vào hóa học của sữa bò, mặc dù về nguyên tắc những điều này cũng có thể áp dụng cho sữa các loài động vật khác!

Thành phần có trong sữa bò

Sự xuất hiện đơn giản của sữa tuân theo bản chất hóa học phức tạp của nó. Nó chủ yếu được tạo thành từ nước, với một lượng nhỏ chất béo, protein, khoáng chất và các hợp chất khác.

Chất béo và nước thường không pha trộn, nhưng trong sữa, chất béo và nước tạo thành nhũ tương, vì những lý do mà chúng ta sẽ giải thích ngay sau đây. Cũng như là một nhũ tương chất béo trong nước, sữa cũng là một hệ thống huyền phù của vô số các protein khác nhau trong nước.

Để tách ra hỗn hợp hóa học phức tạp này, chúng ta hãy bắt đầu với chất béo. Chất béo trung tính tạo nên chất béo trong sữa. Đây là những phân tử có sườn glycerol và ba chuỗi axit béo gắn liền với nhau. Danh tính hóa học của các chuỗi axit béo có thể thay đổi; các axit béo phổ biến nhất trong sữa là axit palmitic, oleic, stearic và myristic. Các biến thể về lượng axit này là hậu quả của những gì bò được ăn. Thí dụ, cỏ xanh của mùa hè dẫn đến hàm lượng axit oleic cao hơn. Sự thay đổi này có thể ảnh hưởng đến độ cứng của chất béo khi cô lập từ sữa.

Những giọt chất béo trong sữa có kích thước khoảng ba hoặc bốn micromet. Màng bao quanh những giọt này chứa nhiều hợp chất khác nhau. Chúng bao gồm các protein, giúp các giọt nước tạo thành nhũ tương với nước trong sữa. Chất béo có tỷ trọng thấp hơn so với nước, vì vậy nếu sữa cho vào nước thì nó sẽ nổi lên trên, và có thể được tách ra. Điều này đưa đến sữa gầy.

Tại sao sữa có màu trắng?

Bên cạnh đó, protein là một thành phần quan trọng khác trong sữa – và một trong đó cung cấp cho sữa vẻ ngoài màu trắng của nó. Protein là các phân tử giống như chuỗi dài hình thành từ các khối đơn vị axit amin nhỏ hơn. Có hàng trăm loại protein trong sữa, trong đó casein là loại chính.

Trong sữa, các protein kết hợp lại với nhau để tạo thành các cấu trúc gọi là micell. Những cụm này phát triển từ những cụm nhỏ canxi phosphate, giúp giữ chúng lại với nhau. Có một số mô hình khác nhau của các micell này, với cấu trúc chính xác vẫn đang được xem xét kỹ lưỡng.

Do các micell protein này làm cho sữa xuất hiện màu trắng của nó. Các micell có đường kính trung bình khoảng 150 nanomet, và kích thước rất nhỏ này có nghĩa là chúng có thể phân tán ánh sáng chiếu vào chúng. Hiệu ứng tổng thể của sự tán xạ này bị ảnh hưởng bởi số lượng lớn các micell trong sữa, điều này làm nó có màu trắng.

Ngoài ra, các hợp chất thú vị khác có thể được tìm thấy hòa tan trong nước tạo thành phần lớn sữa. Chúng bao gồm các khoáng chất và vitamin (với một số vitamin tan trong chất béo được tìm thấy trong các giọt chất béo). Tuy vậy, nó cũng bao gồm lactose.

Tại sao một số người lại không thể uống được sữa?

Lactose là một loại đường chỉ có trong sữa và các sản phẩm từ sữa. Trong cơ thể chúng ta, enzyme lactase phân hủy nó thành hai đường nhỏ hơn, galactose và glucose. Tuy nhiên, một số người không sản xuất đủ enzym lactase để phân hủy lactose – những người này không dung nạp lactose.

Trong hệ thống tiêu hóa của họ, lactose đi qua không thay đổi, và cuối cùng đạt đến đại tràng. Ở đó, vi khuẩn phá vỡ nó, tạo ra khí có thể gây mùi khó chịu. Bên cạnh đó, những người này thường có dấu hiệu về rối loạn tiêu hóa, khó tiêu (chắc chỉ có những người này mới hiểu! hihi).

Tại sao sữa có vị chua khi để lâu?

Vi khuẩn cũng có thể đổ lỗi cho vị chua của sữa khi nó thải ra ngoài. Quá trình lên men của lactose tạo ra axit lactic, gây ra vị chua. Nó cũng làm tăng độ axit của sữa; hiệu ứng “knock-on” của điều này là các protein trong sữa tụ lại với nhau, tạo thành các cục hay khối u.

Trong khi đây là một tác dụng không mong muốn trong chai sữa của bạn, đó là một hiệu ứng được sử dụng cố ý trong sản xuất pho mát. Có rất nhiều hóa học thú vị trong quá trình làm pho mát, nhưng đó lại là vấn đề khác và sẽ được đề cập trong tương lai!

Bài viết tuy ngắn gọn, đơn giản nhưng cũng đáp ứng đầy đủ hầu hết các vấn đề liên quan đến sữa bò. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai.

Tham khảo Compound Interest, Dairyprocessinghanbook và doi: 10.3168/jds.2017-13250.

Leave a Reply