Nghiên cứu ứng dụng enzyme thủy phân bã dứa để sản xuất bánh bích quy giàu xơ

• Người hướng dẫn: PGS. Lê Minh Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Bánh Bích Quy Giàu Xơ Từ Enzyme Thủy Phân Bã Dứa
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

I. Giới thiệu về bánh bích quy

Bánh bích quy là một loại thực phẩm phổ biến, được yêu thích bởi hương vị thơm ngon và tính tiện lợi. Sản phẩm này thường chứa các thành phần dinh dưỡng như carbohydrate, chất béo và protein. Tuy nhiên, với sự gia tăng nhu cầu về thực phẩm lành mạnh, việc phát triển các loại bánh quy giàu xơ từ nguyên liệu tự nhiên đang trở thành xu hướng. Một trong những nguồn nguyên liệu tiềm năng là bã dứa, chứa nhiều chất xơ và các enzyme có lợi cho sức khỏe. Theo nghiên cứu, bã dứa có thể được sử dụng để tăng cường hàm lượng xơ trong bánh quy, mang lại lợi ích cho sức khỏe tiêu hóa.

1.1. Lợi ích của việc sử dụng bã dứa

Bã dứa không chỉ là một nguồn cung cấp chất xơ dồi dào mà còn chứa các enzyme như bromelain, giúp hỗ trợ tiêu hóa và cải thiện sức khỏe đường ruột. Việc bổ sung bã dứa vào bánh quy không chỉ làm tăng giá trị dinh dưỡng mà còn cải thiện hương vị sản phẩm. Theo các nghiên cứu, việc sử dụng bã dứa trong chế biến thực phẩm có thể giúp giảm cholesterol và hỗ trợ quá trình giảm cân, nhờ vào khả năng tạo cảm giác no lâu hơn.

II. Quy trình sản xuất bánh bích quy từ bã dứa

Quy trình sản xuất bánh bích quy từ bã dứa bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc thu hoạch dứa, chế biến bã dứa đến việc sản xuất bánh. Đầu tiên, dứa được ép để lấy nước, phần bã còn lại sẽ được thu gom và xử lý bằng enzyme thủy phân để tăng cường hàm lượng xơ hòa tan. Sau đó, bã dứa được trộn với các nguyên liệu khác như bột mì, đường và chất béo để tạo thành bột bánh. Cuối cùng, bột được nướng ở nhiệt độ thích hợp để tạo ra sản phẩm cuối cùng.

2.1. Tác động của enzyme thủy phân

Enzyme thủy phân đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường hàm lượng xơ hòa tan trong bã dứa. Qua quá trình này, cấu trúc của chất xơ được phá vỡ, giúp cơ thể dễ dàng hấp thụ hơn. Nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa điều kiện thủy phân như độ ẩm, nhiệt độ và thời gian sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hàm lượng dinh dưỡng của bánh quy. Sử dụng enzyme đúng cách không chỉ cải thiện giá trị dinh dưỡng mà còn làm tăng độ mềm mại và hương vị của bánh.

III. Đánh giá chất lượng và lợi ích sức khỏe

Bánh bích quy từ bã dứa không chỉ mang lại hương vị thơm ngon mà còn có nhiều lợi ích cho sức khỏe. Sản phẩm này chứa hàm lượng chất xơ cao, giúp cải thiện chức năng tiêu hóa và hỗ trợ quá trình giảm cân. Ngoài ra, bã dứa còn cung cấp các vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể. Việc thay thế một phần bột mì bằng bã dứa trong công thức bánh quy có thể làm giảm lượng calo tiêu thụ mà vẫn đảm bảo giá trị dinh dưỡng.

3.1. Ứng dụng thực tiễn trong chế biến thực phẩm

Bánh quy giàu xơ từ enzyme thủy phân bã dứa có thể được sử dụng như một lựa chọn thực phẩm lành mạnh cho người tiêu dùng. Sản phẩm này không chỉ phù hợp cho những người đang theo chế độ ăn kiêng mà còn cho những người muốn cải thiện sức khỏe tiêu hóa. Ngoài ra, bánh quy này có thể được giới thiệu trong các cửa hàng thực phẩm chức năng, các siêu thị hoặc trong các chương trình dinh dưỡng tại trường học, nhằm nâng cao nhận thức về việc tiêu thụ thực phẩm giàu xơ.

Tổng quan nghiên cứu

Theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), tỷ lệ thừa cân béo phì trên toàn cầu năm 2016 đã tăng gấp ba lần so với trước đây, với khoảng 1,9 tỷ người trưởng thành bị thừa cân, trong đó 650 triệu người bị béo phì. Tại Việt Nam, tỷ lệ thừa cân béo phì cũng gia tăng nhanh chóng, đặc biệt ở trẻ em và thanh thiếu niên từ 5-18 tuổi, với khoảng 22% dân số mắc bệnh béo phì. Nguyên nhân chủ yếu là do mất cân bằng giữa lượng calo tiêu thụ và tiêu hao, cùng với thói quen ăn uống thiếu lành mạnh và lối sống ít vận động.

Bánh quy là một trong những sản phẩm thực phẩm tiện dụng phổ biến tại Việt Nam, chiếm khoảng 54% trong tổng lượng tiêu thụ các loại bánh kẹo. Tuy nhiên, bánh quy truyền thống thường chứa nhiều chất béo (20-30%), carbohydrate (60-70%) và protein (4-8%), không phù hợp với người thừa cân béo phì. Do đó, việc phát triển bánh quy giàu chất xơ hòa tan và không làm tăng hàm lượng calo là nhu cầu cấp thiết nhằm cải thiện sức khỏe cộng đồng.

Nghiên cứu này tập trung ứng dụng bã dứa – phụ phẩm công nghiệp giàu chất xơ (khoảng 55,5% tổng chất xơ) – sau khi được xử lý enzyme thủy phân để tăng hàm lượng chất xơ hòa tan, làm nguyên liệu thay thế một phần bột mì trong công thức bánh quy. Mục tiêu chính là đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ thay thế và kích thước hạt bã dứa thủy phân đến thành phần hóa học, tính chất vật lý và cảm quan của bánh quy. Nghiên cứu được thực hiện tại Thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2020, nhằm góp phần phát triển sản phẩm bánh quy giàu chất xơ, hỗ trợ phòng chống thừa cân béo phì và các bệnh liên quan.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết về chất xơ thực phẩm: Chất xơ được chia thành hai nhóm chính là chất xơ hòa tan (SDF) và không hòa tan (IDF). Chất xơ hòa tan có vai trò quan trọng trong việc giảm cholesterol máu, điều hòa đường huyết và hỗ trợ tiêu hóa. Bã dứa chứa hàm lượng lớn cellulose và hemicellulose, là nguồn nguyên liệu tiềm năng để tăng cường chất xơ hòa tan sau xử lý enzyme.

• Mô hình thủy phân enzyme cellulase: Enzyme cellulase gồm ba nhóm chính (endo-1,4-β-D-glucanase, exoglucanase, β-glucosidase) xúc tác quá trình thủy phân cellulose thành các oligosaccharide và glucose, làm tăng hàm lượng chất xơ hòa tan trong bã dứa.

• Khái niệm về thay thế nguyên liệu trong sản xuất bánh quy: Thay thế một phần bột mì bằng nguyên liệu giàu chất xơ có thể làm thay đổi thành phần dinh dưỡng, cấu trúc và cảm quan sản phẩm. Tỷ lệ thay thế và kích thước hạt nguyên liệu ảnh hưởng đến độ cứng, độ giòn, độ lan rộng và độ chấp nhận của người tiêu dùng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Bã dứa thu thập từ quá trình ép nước dứa Cayenne tại Thành phố Hồ Chí Minh, được xử lý enzyme cellulase (Cellulast 1.5L) với các điều kiện biến thiên về hoạt độ enzyme (2,5-10 U/g), độ ẩm (82-98%) và thời gian thủy phân (1-4 giờ).

• Phân tích thành phần hóa học: Xác định hàm lượng protein, lipid, chất xơ hòa tan và không hòa tan, tinh bột, tro trong bã dứa và bánh quy theo tiêu chuẩn AOAC.

• Chuẩn bị bột bã dứa thủy phân: Bã dứa sau thủy phân được sấy khô ở 60°C trong 24 giờ, nghiền và rây qua các kích thước 30, 40 và 70 mesh.

• Sản xuất bánh quy: Thay thế bột mì bằng bột bã dứa thủy phân với tỷ lệ 0-40%. Công thức bánh quy gồm bột mì, trứng, isomalt, muối, acesulfame kali, vani và bột nở. Quá trình nhào, cán, cắt và nướng bánh được thực hiện theo quy trình chuẩn.

• Phân tích tính chất vật lý và cảm quan: Đo đường kính, độ dày, độ cứng, hệ số lan rộng của bánh quy; đánh giá cảm quan bằng thang điểm 9 của người tiêu dùng.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập nguyên liệu và xử lý enzyme trong 3 tháng đầu năm 2020; sản xuất và phân tích bánh quy trong 3 tháng tiếp theo; tổng hợp và báo cáo kết quả trong 3 tháng cuối năm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Điều kiện thủy phân tối ưu: Hàm lượng chất xơ hòa tan (SDF) trong bã dứa đạt cao nhất khi sử dụng hoạt độ enzyme 7,5 U/g, độ ẩm 86% và thời gian thủy phân 3 giờ. Cụ thể, SDF tăng từ khoảng 0,6% lên đến 2,1% so với bã dứa chưa xử lý.

2. Ảnh hưởng kích thước hạt bã dứa thủy phân: Khi giảm kích thước hạt từ 70 mesh xuống 40 mesh, đường kính bánh quy không thay đổi đáng kể, nhưng độ cứng và độ dày bánh tăng lên khoảng 15-20%. Bã dứa qua rây 40 mesh được đánh giá có độ chấp nhận cảm quan cao nhất với điểm trung bình 6,05/9.

3. Tỷ lệ thay thế bột mì bằng bã dứa thủy phân: Khi tỷ lệ thay thế tăng từ 0% đến 40%, hàm lượng tổng chất xơ và chất xơ hòa tan trong bánh quy tăng lần lượt khoảng 30% và 25%. Ngược lại, hàm lượng protein, lipid và tinh bột giảm khoảng 10-15%. Độ cứng và hệ số lan rộng của bánh cũng tăng theo tỷ lệ thay thế.

4. Độ chấp nhận cảm quan: Bánh quy với tỷ lệ thay thế 20% bã dứa thủy phân kích thước 40 mesh đạt điểm cảm quan cao nhất, phù hợp với khẩu vị người tiêu dùng. Tỷ lệ thay thế cao hơn 30-40% làm giảm độ chấp nhận do bánh quá cứng và thay đổi màu sắc.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy enzyme cellulase hiệu quả trong việc thủy phân bã dứa, làm tăng hàm lượng chất xơ hòa tan, phù hợp với mục tiêu nâng cao giá trị dinh dưỡng của bánh quy. Điều kiện thủy phân tối ưu tương đồng với các nghiên cứu trước đây về xử lý cellulose trong phụ phẩm nông nghiệp.

Kích thước hạt bã dứa ảnh hưởng đến cấu trúc bánh quy do các hạt nhỏ hơn tạo ra mạng lưới bột chắc hơn, làm tăng độ cứng và độ dày. Tuy nhiên, kích thước 40 mesh cân bằng tốt giữa tính chất vật lý và cảm quan, phù hợp với sản xuất công nghiệp.

Tỷ lệ thay thế 20% được khuyến nghị vì vừa tăng hàm lượng chất xơ đáng kể, vừa giữ được đặc tính cảm quan chấp nhận được. Tỷ lệ cao hơn làm giảm protein và lipid, ảnh hưởng đến cấu trúc gluten và độ mềm của bánh, gây khó chịu cho người tiêu dùng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng chất xơ hòa tan theo điều kiện thủy phân, biểu đồ thay đổi độ cứng và độ dày theo kích thước hạt, cũng như bảng điểm cảm quan theo tỷ lệ thay thế.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng tỷ lệ thay thế 20% bã dứa thủy phân kích thước 40 mesh trong sản xuất bánh quy giàu chất xơ để cải thiện giá trị dinh dưỡng mà không ảnh hưởng tiêu cực đến cảm quan. Thời gian thực hiện: ngay trong vòng 6 tháng tới. Chủ thể thực hiện: các doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo.

2. Đầu tư công nghệ xử lý enzyme cellulase để nâng cao hàm lượng chất xơ hòa tan trong phụ phẩm nông nghiệp, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, giảm lãng phí. Thời gian: 1 năm. Chủ thể: các cơ sở chế biến thực phẩm và viện nghiên cứu.

3. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng bã dứa thủy phân trong các sản phẩm thực phẩm khác như bánh mì, snack, thực phẩm chức năng nhằm đa dạng hóa sản phẩm giàu chất xơ. Thời gian: 1-2 năm. Chủ thể: viện nghiên cứu và doanh nghiệp.

4. Tuyên truyền, giáo dục người tiêu dùng về lợi ích của sản phẩm giàu chất xơ để tăng cường nhận thức và nhu cầu sử dụng, góp phần phòng chống thừa cân béo phì. Thời gian: liên tục. Chủ thể: cơ quan y tế, truyền thông.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo và thực phẩm: Áp dụng công nghệ xử lý enzyme và công thức bánh quy giàu chất xơ để phát triển sản phẩm mới, nâng cao giá trị dinh dưỡng và cạnh tranh trên thị trường.

2. Viện nghiên cứu và trường đại học: Tham khảo phương pháp xử lý enzyme và đánh giá tính chất sản phẩm để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp.

3. Cơ quan quản lý và y tế công cộng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách khuyến khích sản xuất và tiêu thụ thực phẩm giàu chất xơ, góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng.

4. Người tiêu dùng quan tâm đến sức khỏe: Hiểu rõ lợi ích của bánh quy giàu chất xơ và lựa chọn sản phẩm phù hợp để hỗ trợ chế độ ăn lành mạnh, phòng ngừa bệnh lý liên quan đến béo phì.

Câu hỏi thường gặp

1. Bã dứa là gì và tại sao được chọn làm nguyên liệu?
   Bã dứa là phụ phẩm thu được sau quá trình ép nước dứa, chứa khoảng 25-35% khối lượng dứa ban đầu, giàu chất xơ (khoảng 55,5%) và các hợp chất có lợi như enzyme bromelain. Đây là nguồn nguyên liệu tự nhiên, sẵn có và giá thành thấp, phù hợp để tăng cường chất xơ trong thực phẩm.

2. Enzyme cellulase có vai trò gì trong nghiên cứu?
   Cellulase thủy phân cellulose trong bã dứa thành các phân tử nhỏ hơn, làm tăng hàm lượng chất xơ hòa tan (SDF), giúp cải thiện tính chất dinh dưỡng và chức năng sinh học của nguyên liệu khi bổ sung vào bánh quy.

3. Tỷ lệ thay thế bột mì bằng bã dứa thủy phân tối ưu là bao nhiêu?
   Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ 20% là phù hợp nhất, vừa tăng hàm lượng chất xơ đáng kể, vừa giữ được đặc tính cảm quan và cấu trúc bánh quy chấp nhận được.

4. Kích thước hạt bã dứa ảnh hưởng thế nào đến bánh quy?
   Kích thước hạt nhỏ hơn (40 mesh) làm tăng độ cứng và độ dày bánh, nhưng vẫn giữ được độ chấp nhận cảm quan cao hơn so với kích thước lớn hơn hoặc nhỏ hơn, do tạo cấu trúc bánh đồng đều và dễ tiêu hóa.

5. Lợi ích sức khỏe khi sử dụng bánh quy giàu chất xơ là gì?
   Chất xơ hòa tan giúp giảm cholesterol máu, điều hòa đường huyết, hỗ trợ tiêu hóa và phòng ngừa các bệnh mãn tính như béo phì, tiểu đường và tim mạch, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống.

Kết luận

• Bã dứa sau xử lý enzyme cellulase có hàm lượng chất xơ hòa tan cao, phù hợp làm nguyên liệu bổ sung trong bánh quy.
• Điều kiện thủy phân tối ưu là hoạt độ enzyme 7,5 U/g, độ ẩm 86% và thời gian 3 giờ.
• Thay thế 20% bột mì bằng bã dứa thủy phân kích thước 40 mesh tạo ra bánh quy giàu chất xơ, có tính chất vật lý và cảm quan tốt.
• Nghiên cứu góp phần phát triển sản phẩm bánh quy chức năng, hỗ trợ phòng chống thừa cân béo phì tại Việt Nam.
• Đề xuất triển khai ứng dụng công nghệ và mở rộng nghiên cứu trong 1-2 năm tới, đồng thời tăng cường tuyên truyền lợi ích sản phẩm đến người tiêu dùng.

Hành động tiếp theo: Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu nên phối hợp để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế, đồng thời phát triển các sản phẩm thực phẩm giàu chất xơ đa dạng hơn nhằm nâng cao sức khỏe cộng đồng.